Tratado de Nutrición
Tratado de Nutrición
3ª edición
Tomo 1
Bases fisiológicas y bioquímicas
de la nutrición
DtrPctor
Ángel Gil Hernández
Üll<"<lr.ll o de BtoqUimica ,. Biología 'lolecul<ir.
F•cultad d.· Farmxia. Uni\ersidad de Gr.uwd.i
ee Oldm.lCÍores
luis Fontana Gallego
Pro1 •Titular de Bioqu1mlca \ BK>log1a \1olecul.ir
F.>< üd et. Farmacia l:n"ersodad de Gran.>d.o
H?rmín Sánchez de Medina Contreras
C.11<'<ir.11,co de BtoqU1m1ca ,. Biología '1.\olecular.
Facultad de F.1rm.tcia, Universidad de Gran.id.i
e§
EDITORIAL
MJ'O ICA -
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Buenos Aires - Boi101i C•rac•s
Madrid
México
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Porto Alegre
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Ellp.tña. Junio !O i -
Los cd.itorc".s b..tn h«ho todos los esfuerzos p2r:t IOC'.J.izu a los p<>Sttdom dd coprnsfu del m..u-cri.J fuente utilizado. Si
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Las cic.nci..ts de U .s.Jud otAn en pcrm.tnc:i:ac cun!:uo. A mcdid.1. quC' las nuC"VaS investigaciones y la cxpc.ricnci;1 dínia .unpli.tn
nuocro conocimiento. se rcquicrm mocfific..Kioon m W mod.JidJ.do rcr.i.pétnica.s r en los tr.uamlentos funucologacos. los auuxcs de
cst;a obra han vnüictdo tod.t U infomución con fuentes confu.bb p.i.n a..scgunnc: dC' que ésta sea complC't;a .Konk con los mínd.in:s
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.a. Los kctores tC\-i.s.u tu rt'mmcnd.tcioncs o prosp«tos de e.ad.a. producto p.1.ra m<» nuuicioru1c:s específicos, suplemento nuuicion.al o
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cambios m las dosis sus.cridas o en lJS contr.tindiociono pouoa su administr-Jción. Esta rccotm'ndación cobr:t c:spcci.J import.r.ncu. con
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ISBN: 978-84-9110-190-1 (Versión impresa).
ISBN Obro Completa: 9711-8-1-9110-195-6 (Versión impresa).
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~!.f.t: l sistemas recuperables, ni transmitidos en ninguna forma o por ningUn medio. ya sean mecánicos. electrónicos, fotoc
.., .~•../' grabaciones o cualquier otro. sin el permiso pre\i.o de Editorial A.tédic-a Panamericana. S. A
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Cl 2017, EDITORIAL MEDICA PANAMERICANA.
S. A. Sauceda, 10. 5' planta· 28050 Madrid
La versión electrónica de esta J• edición se publicó en el mes de junio de 2017.
Autores
AJon~o .~p
rh . tJ-.
Proh:,.,., agrcg...U de Nurrición, Dcpan•mento
de Bioquímica'! Biología Molecular. fo,ulrJ<l Je F:umacia.
Uni\'erml•d CEU San Pablo, ¡\ ladriJ
Allllrñ <:...., 1
r~
Profnor ruubr de Químico Aiulirica, Dcp.uumcnro
de Qu1m1u Aiulma. F.irulad de Famuu>, I,;nm:rsidul
Complu1cmc de i\l..!rid.
v...
1
.....
'fit¡o.J
Prok'<lr mul.ir. l..'nid•d de Nurríc1ón Hum•na. Instituto
de Numdón y Tecnología de los Allmcn1os CINTA),
Uni"«>idJJ de Chde. Sanáago. Chile
- -··-··- ! ' .....:... Di..h.t
ProÍc«>ra •Ontntlda Doctora de F:irnu..ol~.
Dcp:uumcnto de F.uma..-ologµ. Faculud .k F4f11UCÍL
UniwniJ.d Je Gramda
1.i. ll ... r . i Profi:"'r u1<1l.r de Pcdiarria. Dcpmamcnto de Pcdut:W..
Facultad de l'. lcd1dna. l..'nfrcrsidid tic Chik. S..nu.1~0.
~k
•
1
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iu.. w..li
Doctor •Onttaudo del Coructo Superior de ln,nug¡ociona
Gcmiflas. Dcparumcnco de Protección :\mbicm.J. Grupo
Dc¡;r:idi..1on de Tóxicos Orgánieo<. E.suuon E.xpcnmcnw
dd Z..idin Coructo Superior de lmntip.iona Oenaficas.
Gran><b..
I'\.a (
! ITR.I"
Profc,.,r mul.u de FisiologJa. Dcpmamento Je Fisiologia.
F•cult•d Je F.umada. Uni"crsidad de Gran.u!>.
111 1 ( t.I·~
l.uii.
Profesor t111J;i.r de Bioquímica}' Biolog1.1 Molecular,
Dcpan.1mento de Bioquimic:i v Bioloi;í• Molccubr 11.
Farulr»d Je F.mn•cia, lruticuto de :-.:utric1ón y Tecnología
de 10> Alimentos. Cenero de lm·emg¡uón Biomcdica,
L'nh cnid.d de Gramda
ruur
Gil- l'aU 1..i....
Catcdr.t1w de Famurofosi.i, Dcpan•mcnto
de F.rmJcoloi;... Farult.id de Fann.1ua. Unl\"crsid•d
de Cr.1n.lJ.L .._
( :1 1 ,..,, .....
Angd
C.tcdrju,o Je Bioquímica y Biologi• Molecular.
Dcp•nm1cnto de Bioquímica y Biologi.l i\lolcculu IJ.
Faruh•d Je Famucia, lruáruto de ~urrici<>n y Tccnolosia
de los Alimentos. Camo de ln\'nug..aon B1omCdica.
L'nsvcnidod de Gran.ida.
GiJ llc1 ,f ~Fea
,!n
C.tcdr:iuco de Toxicologi•. Dcpan.rncnto de Mcdidna
L<¡,µJ. Toxicología}' Anrropologfa Fí1i<J, Farulrad
de MeJiclll>. Universidad de GranadJ.
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Profc'<lr. ttruUr de F'"tsiologi.t. Dcponamcnto de Fis.iologia.
FarulrJ<l de Bsologi.i. ÜM'CnidJd de ~lurO...
Lipn ·~ fnaoa..ce ....
Profc,or .awc1.ido de Fwologu. D.:pari.amcmo
de tL<iologia y Fann:icologú. FacuhJd Je Mcdtcín.J.
Univcrs1diJ de S.Jamanci, e '""'""{;)dor del lnsmmo
C.rl0> 111.
Lopn N......., jooé Miguel
C.tedrárico de Rsiología. Depanamemo de Fisiologia
y Fanna<olo5fa, Facultad de l\lcdicirui. Ünivcrsidad
de Salamanca.
l'lrano Aguittt, Femando
Profesor titular. Unidad de NutriciOn Hun1.ana, Instituto
de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (It\'TA).
Universidad de Chile. Santiago. Chile.
Mañao Almendros, Muiano
Portillo Ba.tuedo.no, Mana l"ov
Catedrática de Nutrición y Bromatología. Arca de Nutrición
y Bromatología. Facuhad de Farmacia, Uni,-.:rsidad
del rais Vasco.
C..rcdrárico de Rsiología. Depanamemo de Fisiología,
Faculrad de Farmacia, Instituto de Nutrición y Tcmología
de los Alim<'nros, Ccnuo de Investigación BiomCdica,
Unin·rsidad de Granada.
P.laruau Augmdn. Oiga
Catedrática de Bioq<úmica y Biologfa Molecular.
Dcpanamenro de Bioquínúca y Biología Molecular LI,
Dcpanamenro de Farmacolog¡a, Faculrad de Farmacia.
Universidad de Granada.
Martim:lt Ca.Tiida. Man.Profesora titular de Bioqillmici y Biología Molecular.
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular 11,
Faculmd de Farmacia, Universidad de Granada.
Maniioez d Victori~ Muño&, Emilio
Catedrático de Fisiología. Dcpartam<'mo de Fisiología,
Facukad de Farmacia. lnstitu<o de Nutrición )'Tecnología
de los Alimentos. Centro de lnV<'Srigación Biomcdica,
Unh-crsidad de Granada.
P.larúaa Hnnánda. )osó A1fndo
G.itcdr.ítico de Nutrición. Ciencias de La Alimcncación
y Fisiología. Facultad de Farmacia. Uni,·crsidad de Navarra.
Meaa v~. Mana dd Carmen
Cientffico rimlar, Unidad de Prorc0mica, Como t\aciorul
de Biorccnologfa, Coasejo Superior de lnvc:srig¡icioncs
Cicncíflcas.
l'ianrro Alan:Ga. Mi¡ud
Catedrático de Nurrición y Broma<ología, Dcparwnento
de Nurrición y Bromarología, Facultad de Fam1acia.
Unin·rsidad de Granada.
()¡;...,... Gtohncn, ~'-ud
Profesor titular. lJnidad de Nutrición Hunu.na. lnstitulo
de Nutrición y Tecnología de los Alimenms (INT.-\).
Unh"t'rsidad de Chile. Samiago. Chile.
Onoga Anta, R.. Mam
Ca.cairática de Nutrición, Dc-parcamcnco de Nuaición.
Faculrad de Fam1acia. Üniversidad Complurmsc
de Madrid.
t>órez.[ ..... Fraocúar
Profe.ora timlar de Fisiología. Dcparramenro de Fisiología.
Facukad de Biología, Unn-.:rsidad de Murcia.
r.Jid P.~.ru, Mario
Becario de im'<'Stigadón. Departamento de Bioqu¡mica
y Biología Molecular 11. Facul<ad de Farmacia. ünivcrsidad
de Granada.
Ramúa: Tortooa. ~'lada del Caneen
C..<edrática de Bioquímica y Biología Molecular.
Depanamemo de Bioquímica y Biología Molccukr LI.
Faculrad de Farmacia. ln.stlturo de :--lurrición y Tecnología
de los Alimemos. Centro de lnn:stigación Biomédica.
Universidad de Granada.
Rodr;g-. C.W-, Maria EJ.eaa
Profesora ayudan« doctora de Fannacologia. Depanamento
de Farmacología, Facuhad de Farmacia. Uni>-crsidad
de Granada.
Ria Onil, Maaud
Profesor rirular, Departamento de t\ucrición. Facultad
de Medicina. Unin:rsidad de Chile, Santiago, Chile.
Sanchez de -"<dina Conlr<t'llS fctnUJl
Catedrático de Bioqu¡mica y Biología Molecular,
Depanan1ento de Bioquímica y Biología Molecular LI,
Faculmd de Farmacia, Universidad de Granada.
fucha dt Medioa. Lóptt· Hn•nu, fa.C..<edrárico de Fannacología, Dcpanamento de Bioquímica
y Biología Molecular 11. Departamento de Farmacología.
Facultad de Farmacia. Universidad de Granada.
Sáadaa Paw. Antuaio
Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular,
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular 11.
Faculrad de Farmacia. lnsritmo de Nutrición y Tecnologfa
de los Alimcnros. Universidad de Granada. Cenrro
de Investigación Biomédica. Üni,-crsidad de Granada.
5mrct Onega. Mana Doto,...
Catedrática de Bioquímica y Biologfa Molecular,
Deparwnemo de Bioquímica y Biología Molecular 11,
FaculrJd de Farmacia. Uni>-crsidad de Granada.
\'ak02uda Báft. Rodrill"
Profesor contratado. Instituto de Nutrición y Tecnología
de los Alimentos (INTA). Uni>-crsidad de Chile. Sanriago,
Chile.
AutOf'es
V:a.lmmda B.....mo, AUiimo
J
Yage Ton•11ua. María Dolores
Profc::sor titular. lnstiruco de Nucrición r Tccnologi:a
de los Alimentos (lt-.TAl, Unrvmidad de Chile. Samia~.
Clnk. y Facultad de ~ledicina. Uni\'Crsidad de los And;;..
Santiago. Chile.
l'rofesora titular de Fisiología. Depanarnenro de Fisiología.
Facultad de Fam1acia. Instituto de Kutrición y Tecnología
de los Alin1cncos, Centro de lnvcsugación Biomédica,
Uni,'Crsidad de Granada.
\'arda M.,...;,.., Gtegorio
l.tmora Nil•arro. Soh ador
l'rofcsor emériro. Dcpartamenro de foiologia. Faculmd
de Biología. Llni\'crsidad de Murcia.
Catedrático de Nutrición, Facultad de Farmacia, Universidad
CEU San Pablo, Madrid.
--
~
-~~~~---
~
-~~~~---
A m1 esposa, /.lt'Tr"edt'f, 11 mis hijas. /.lt'Tr"t'tÍn 1 ¡\:/anil, a mis 1Iie101,
Gabriela, Fnwco, Sam11el, Claudia, Ángely Diego: la mi madrr, Adela.
ÁNGEL G1L
Prólogo a la 3ª edición
En pr1nlcr lug;ar quiero cxprcs.1r quC" a para mi un gran honor y estoy sinceramente a.gr.a.decido
• mi <1ucrido •migo. el profesor Angel Gil, por hab<:rme b rindado I• oporiuni<bd de prolog.¡r
cst.a mJgnitlt;,1 j• edición de su Tra1ado dt 1\,11rrició11.
Cu3nJo i princ.:1p10\ dcl .iño 200; n1c comunicó su intención de ÜCV".lr a cabo IJ. Iª edición.
"" csub• seguro de que el éxho y b excclenei• de Li obra estaban 5ar.inuudos. Su CJp•c1d•d
docente ,. efe coord1n.ic1ón. su gcncrosidid ~ 101 hora. de consuwr equipos,. de idcntifie.J.r los te·
m.u bisn,;O') y l.u OU('\".U l1nc:~s promt"rcdor.is en el campo de la Kutticióo eran su g.irmtc. Doce
Jopuó ese.amos anrc cstJ nun'a edición. ya la rcrccra.,. con actwli.z.Kion de lo.s tcm..a.s.. 1ncorpor~c1un de orros nucYOS y paniapación de m.is autores expertos.
mm
La obra. cttnMuraJ• en cinco romos que • b = dade los fund.memos fuiológm» ,. b10
qu1m1"m de b '.\:'urri'-1ón hbtJ. su .iphcación dintca y a la que .se h.m incorpor.Ado modernos
si~cm..u muJumcd1.a. no sólo scri de utilidad a los csrudimrcs de grado. nU.stcr ~· doctorJdo. sino
1.mb1cn • lo> Jo..cn1n, ~·un. ycz m.is scr.i d compañero dd proÍCSiowJ cliruco. wuo del •duho
como del niño. en 'º quchccr dLtrio. Se ha conseguido la unifiación ~- Mmoniucaon de I<»
conoc1m1cnto. cxprcSJdos • lo brgo dd cr2udo. en d que p;uticípan grandes apene» de u :\u
tnctÚn, tmto nac..tonJlcs como ínccmacionalc:s., muchos de dios rcprcscnu.ndo y<1 • b nuC\·.a. ge
ncracion que ltdcr.a lo\ grupos docentes y de in,·cstigx:ión en este cunpo.. como o el c.uo de mi
du.;1puu. b prolnor. Ros:mu Lcis. Adcmis. dispone de un gran número de mugmn. figur.. '
t.bl.is de >lt• e.lid.id, •cco1blcs Jl lector. lo que com....mci al 7T,zt.zdq "Numaon en d comp.,
ñero de 112b•jo h•bmul u calidxl de su edición r su difusión cst.in rdorudas por d cxcclcn1e
grupo cduori•I.
l:n.i 'ª m.i<. lo. >utorcs, los coordin•dort'S de los difcrcmcs tomos v el director de I• obr> h.ut
s.llHdo 1nrrodu.. 1r :aquellos nun•os LOnccpcos CU)'"O conocimicnro es hoy in1pracindiblc en este
c.¡mpo. como ll rcgubción met.tbólic. intertisul.ir. la genómia nutriciorul. b rcgul.ición de b
cxprntón gcn1cJ:, IJ: nutrición v la cronobiologi.a. la p rogramación tm1prana. los nuC\'t» corn
puotol bi().JCll\'OS, l.1 microbio1a. la s.t.Jud v la enfermedad. las dccl.uacioncs nutricionalo. Jo,
biom.uc.a.dorc\ de 1ngcs1a, la activic!;s.d fisic.a ~on10 compañero in.scpar.thlc en el riesgo n1cl.tbóhco
)'el proce\.O de L.omunicJción en nurrición y saJud. cncrc otros. Losc.tpirulos han sido clibor.i<lo~
con n1imo y con un;i cu1d.1dJ csrructura pedagógica. que induyc objetivos doccnt~ )" bíbl1ogr,¡f1J
;actualiud.i r con,cnr.ul1.
..
1
Prólogo a la 3• edición
El Tratado dr Nutrición es, sin duda alguna. la mejor y más comp leta obra de nutrición e n
lengua c.spa.ñola
y.
una \'CZ más.
.será
an1plian1cncc
dcn1andada tanto en
n~cstro país como en
lberoamérica y en la América del Non e de habla hispana. donde d prof=r Angel Gil es un gran
rcfcrcnrc en cÍ an1po nucricional. No es, por lo tanto, de cxrrañar que la Fundación lbcroamcri...
cana de Nutrición (FINUl) se haya sumado a la Sociedad Española de Nurrición Enteral y Parenteral (SENPE) en su pacrocinio.
Formar y apo"a.r conocin1icnco en el campo de l:a alimentación y b nuaición es colaborar a
dar un paso de gigante en el rraramicnto de la cnfcrmcd.id y. lo que es todavía más in1portantc,
e n s u prevención. Los estilos de ,;da. canto la alimentación inadecuada como la inacrividad. c.s1án
e n la base de las principales enfem1edadcs que son en la actualidad causa de morbilidad y mona·
lidad e n el mundo. Así. La Organización Mundial de la Salud ha dedarado dos pandemias nucricionalcs en el siglo XXI, que afectan a codos Jos paises. a codas las edades}' a codos los grupos sociales: el sobrepeso y la obesidad y la hipovitaminosis D. La primera de ellas constituye, además,
la mayor discriminación social: iniciada en los paises desarrollados y en los grupos sociocconómi ..
cos y c ulturales más alros, se ha extendido a los países en dc:sarroUo y a los grupos econón1ica y
culturalmente más \•ulner.tblcs. en los que se prcsc-nta ahora la n1ayor prevalencia. Se inicia a
edades cada vez ntás tempranas~ con importantes alteraciones n1ctabólic.-a. de ta1 manera que. si
los daros siguen como hasta ahora. probablemente nuestros niños van a "·ivir menos y con peor
calidad de vida que sus padrc-s y sus abuelos. La vic-.unina D -mucho más que una vitamina. una
hormona con efectos p lciocrópicos y con receptores en todas las células del organism~ ha de..
mostrado su relación no sólo con la c-ofcrmedad osteoarticular. sino también con las afecciones
autoinmunes e infecciosas. con algun os tipos de cáncer. ere. La causa de su déficit guarda rdación
con la lacitud. las ho ras de irradiación solar y su angulación. la edad, d c:scadio p ubcral. d uso de
crentas procccrora.s solares, los procesos malabsorti,·os
incremento en los últimos años.
y la obesidad. que parece explicar el alto
A lo largo de nú vida profesional de más de 40 años dedicado al estudio del estado nucricional
y su relación con la salud y la enfermedad de los niños y adolc:sccmcs, he asiscido a los in1ponanccs cambios producidos en d cipo de patología que p resentan. En nucsrro país, en la década de
1970, los niños que eran asistidos e n los sen-icios de pediarria de nucmos hospitales. a los que
acudían por in fecciones rcspiracorias o digestivas.. prcscnraban. en su mayoría. importanrcs défi~
c i1s nutricionalc:s. de hierro y de yodo. raquitismo. es decir. malnucrición por deficiencia de n1i~
c ronutriemcs. A partir de la década de 1990. un porcentaje dnado de niños y adolescentes
presentan malnutrición por exceso, pero con déficits nutrlcionalcs secundarios a dictas ricas en
energía pero bajas en nucrie:nccs o al arrapa.miento de algunos de e.seos nutrientes por la grasa
corporal aumenrada.
Primero fue la falta de alin1ento.s,.
y ahora, su exceso.. de n1anc-ra q ue rcc:ientcmc.ntc se ha pu ..
blicado que por primera vez en la historia el sobrcp= ha superado a la dcsnucrición en el mun·
do. Se luce ncccsaría la intcl"i:nción. y para d io hemos de coordinar csfuerz.os, los pacicnrcs. las
f.unilia.s, la escuela, el personal sanicario. las org;mizacioncs ao gubernamentales. la indo.seria, la.
prensa, b comunidad r las aucoridades sanirarias y políticas.
En 2005. con la I' edición dd Tratado¿, Nutrición, el p rofesor Angd Gil, catedrático dd
Depanamemo de Bioquímica r Biología Molecular de la Univ.:rsidad de Granada y Director
del Grupo de Investigación de excelencia de la Juma de Andalucía BioNit CTS-461 BioquÍllÚ·
ca Nucricional: lmplic.cioncs terapéuticas desde 1996. con una brillamc y prcscigiosa rraycctoria e n el campo de la nutrición y crabajador incansable, habfa respondido a la llamada e iniciado
este duro camino de dirigir u n meado que abarcara los temas n1ás importantes relacionados con
la alímencación y la nurrición en lengua española. La acogida no pudo .ser más exitosa y. como
bien sen.ala en su presentación, citando a Salk. fue recon1pcnsado con la oponunid-ad de hacer
más rrabaio bien hech o. la 2• edición4 O c n uevo recompensado, hoy además como presidente
de la Flt\ UT. contin úa dando respuesta al mundo científico nucricional de habla hispana con
esta 3• edición, más cltidacla en la Forma y en los contenidos, si cabe, todavía más pedagógica.
r
El mundo bispanohablance cuenta con grandes referentes~ en ciencia y en nutrición y u n gr.in
u niverso descoso de ser informado y formado. El profesor Angel Gil tiene una larga. frucrífera,
brillante y productiva arrcra a sus cspaJdas,
y un camino
muy largo poc delante. Esta 3 1 edición
Prólogo • la 3' edición
J
del 7Tatado tÚ /\'u1ric1ón, en la que tanros autores participan, no es más que la siguiente a la anrcríor. y la. previa a la siguiente. Éste es un camino que no tiene ft'iorno~ seguiremos enea.nudos
de colaborar contigo y solicitarte la siguiente edición, por el bien de la alin1cntación. la nutrición.
la salud nuuicional y. en mi c-.uo. con10 pediatra y especialista en nutrición pediátrica. por el
cratan1icnto de la enfermedad n1ctabólico--nutricional en el niño enfermo y su pn:vcnción en el
niño sano4
Querido Ángd. muchas gracias por ru tr<lbajo, ru gcner05idad y m amistad. ¡É.xiro en esta
nueva empres.X
RAFAEL TOJO S tERRA
Catedrático de Pediatría
Parrono de la Fundación Dicn Atlántica
Universidad de Santiago de Compostela
Prólogo a la 1ª edición
El Trotado de f\~mirió11, cuyo editor es el profesor Angel Gil Hcrnánda. en compañía de doce
distinguidos cocditorcs que aporcan conocimientos desde la Bioquímica y la Biología Molecular,
la Fisiología y la Bromatología hasta la Nutrición y la Dicroterapia, y prácticas )' experiencias en
el manejo dd apoyo nutricional inlcnsivo de los enfermos n1édicos
y quirúrgicos, constituye una
obra m"STla en la litcramra medica escrita en español en la época moderna. El Tra1ado de N1'tri·
ció11, con sus 5.000 mil páginas y cerca de 300 autores, se c-0nstituirá en el libro más completo
que yo conozca en el idioma español.
En buena bora. los amores de los 121 cipitulos han decidido confiar en el idioma de Cen.=·
tes para poner la ciencia y la práctic<l de la Nucrición a disposición de los profesionales de la salud
responsables de la Nutrición r la Alimentación de más de 500 millones de habitantes del orbe,
que tienen el español como lengua primera y. en la grao mayoría de los casos. como lenguaje
único. Algunos se preguntarán por qué es necesario hacer este c.sfucrto cuando hoy en día todo se
publica en inglés y si no está en este idionu nadie lo conoce. ni Jo cita. Pienso que esta postura.
si bien justi.6.c-d.da por la situación actual y del pasado reciente, constituye una posición derrotista
y no nos ayuda a enfrentar los dcsafios del futu ro. Es cieno que los indicadores de impacto nos
dicen que las revistas que todos loen están en la lengua s.tjona, y que del volumen total de citas
sólo una fracción muy pequeña proviene de aniculos publicados originalmente en ocras lenguas~
Más aun: muchos al seleccionar los filuos en los buscadores electrónicos de referencias cxcluyc-n
todo lo que no esté publicado en inglés. Yo pienso de la misma forma que los que decidieron
aceptar la invit'.J.ción de parricipar ,en la elaboración de este gran Tratado; es necesario tener "-alor
y d=fur la situación actual, pues, de no ser así. las predicciones de algunos de que d español será
una lengua que sólo .servirá para lc::er a los clásicos, escribir no,-clas y poemas del mundo hispano
.se tornarían en profecías autocun1plidas.
i\ la calidad de lo escrito en este Tratado se suma l.a. opción de acceder .i la infurmación a tra\'és
de la venión electrónica que estaci disponible por unidades de enseñanza. El modelo dd Tratado
es fluido. sjgue un formato estándar que facilita su uso como instrumento docente. Todos los
autores cumplieron con seleccionar el material de acuerdo con las net.csidades de los estudiantes o
estudiosos que desean aprender suticic:ntc de cada tema. pero no todo lo que existe o lo que a cada
especialista le gustaría que aprenclieran. El filtro de los editores fue implacable, logrando que d
ímpetu enciclopédico propio de antaño fuera morigerado por la necesidad de cumplir con el mol- de que impuso la necesidad de ser preciso. privilegiando la calidad a ua~és de limitar la cantidad. U.
Prólogo a la 1ª ecftc1ón
E.spcro que d paso dado por d profesor Angd Gil y colaboradores sea d primero de muchos
entre los in\'CStigadorc:s biomédicos que S<" ;i.u-n-an a romper la tiranía de la lengua angiosajona
publicando tr.irados como éste en orras disciplinas. Ceros.. en tiempos antiguos. pensaron que
la dominación milir.u-. territorial o a cra\•és de cualquiera de sus formas duraría siempre. F..scoy
seguro de que la capacidad creativa de los humanos está repartida con lndepcndcnci;i de r-nas y
lenguajes. E.s por esto que es deseable que se manrcnga la diversidad de mentes. ideas r pcnsa·
n1ientos cicoúficos. Ya vendrán los buscadores elecrrónicos que nos permitan examinar lo que se
publica <n chino. hindú }; por cierto, en e.pañol. Si alguna lección nos da la dc_.scodificación del
genoma humano, es que h pernunencia en ambientes con condiciones muy diferentes es la gran
fortaleza de la ,;da y es lo que ha pcrmirido que hayamos pndurado bajo condiciones diversas
por nüUoncs de años.
El Tratado tk N11tririón no sólo pone a disposición de los profesionales de la salud conocimientos actualizados para entender la Nutrición bajo condiciones de .salud y enfermedad a la luz
de un emendimicnto de la Biología. la Fisiolosfa y la Bioquímica, sino que incorpora la influencia de la Genómica como referente cfa,•e p-dnl definir no sólo cómo cnfcnnamos sino por qué bajo
las mismas condiciones ambienlalcs unos enferman y orros no.
Finalmence, deseo reconocer en d profesor Ángd Gil a un amigo y colega de quien he aprendido acerca de Nuuición 'f BioquÍlnica. y- con quien he comparrido la aventura de investigar y de
preguntarme el porqué- de las cosas. Espero que c1 éxito de este Tratado. en su versión actual. sea
seguido por eJ compromiso de manrcnerlo actualizado tn forma continua.
RICARDO UAUY MD PHD
Profesor de Nutrición. l~'TA. Universidad de Chile.
y de la Escud• de Higiene y Medicina Tropical de Londres
Prc:sidence Electo de la Unión lnccrnacional de Ciencias de la 1\urrición (llr.'JS)
Presentación de la 3ª edición
lo lJ"e co11 nuk-lm trubajO se adquiere,
ARISTÓTELES
"'ái se a111a
(384-322 a.C.)
En 2005 se p resentó la 1' edición dd Tratado de Nurririón, apoyada por una iaic~riv:o del Comi,,: Científico)' Educacional de la Sociedad Española de Nurrición En=al y Parcnteral {S EN PE).
Fue esta última q uien acordó elaborar un prorccto de formación integral. dirigido a los profcsio·
nales relacionados con bs Ciencias de la Salud, que abarcase desde los fundamentos fisiológicos
y bioqlúntlcos de la N urrición hasta las aplicaciones prácticas en el ámbiro clínico. El objccivo de
esta decisión se fundamentaba en el deseo de proporcionar a los profesionales de la salud iaccrc.sados por la Nutrición. así como a los estudiantes de .sc:gundo y tercer ciclo~ las herramientas
adecuadas para el csrudio de esta ciencia. Así. se con1ó la dccisión de elaborar un tr.a.tado de nu ..
trición util. dicLictico. moderno r ac<mlizado. en el q ue la integración de la palabrn y la imagen
fuesen su razón de ser. Para ello. no !=raba con seleccionar figuras. rabi.,. y algorim1os que
ayudasen a la comprensión de los textos. sino que la utilización de los n1odcmos sistemas muJti..
media debería proporcionar u na nueva dinámic-.i que hiciese más fácil y amable d estudio de b
Nutrición~
En 201O, tras el éxito de la I' edición, por deseo expreso de numerosos profesionales y de la
propia SS'lPE de mantener d rcxco acrualizado. así como por el buen hacer de numerosos pro·
fc.sionalcs y acadén1Jcos que accpraron c1 reto de aun1cntar los contenidos de la obra. se pn:sc-ntó
la 2"cdiáón del Troraáo tÚ JVurririón. ya en color y con un-a nun-a estructura aún más amct:h"a
y didácrica, edirada por Editorial Mc'dica Panamericana.
En 2017 presentamos la 3' edición, que csrá dirigida. al igual que las ediciones ameriorcs,
GU\to a profesores como a csrudiantcs de los grados c-n N urrición Humana y Dietética. Ciencias
de la Salud, Medicina. Farmacia, Biología. Bioquímica y Biología Molecular. Oencia y Tecnología de los Aümemos y ocras carreras atines, encuadradas en el Espacio Europeo de Educación
superior (Plan Bolonia). Asimismo. está destinada a los docentes y csrudiantcs de todos los paisc..\
de habla hispana. para los que csra obra, como ha ocurrido con la 1' edición. supondr.i la oporrunidad de que muchos ccnuos de enseñanza superior conánúcn impartiendo docencia de cali·
dad con un tcx:co basado en los últin1os avances cicnrificos. El TratatÍIJ de f\111triciOn es también de
gr.m utilid~d con10 texto de consulta para los estudiantes de di"crsos másteres y magisrcr que llM
abarcan diferentes aspectos de las cienci~ de la alimentación y de b nutrición en el ámbito de: llM
• •
1
Presentación de ~al• ediclón
Ibcroamérica. De igual manera. esta 3l cclición c:s-tá especialmente diseñada para aumentar los
conocin1icntos de los profesionales que desempeñan funciones en unicbdcs de nutrición e n cen..
rros hosphalarios, n:.sidcncias de mayores, comedores cscolarc-..s. cent ros de ratui11g. cte.
La 3' edición dd TNmdo ¿, NrJ1riáón c:,;c.; auspiciada, como b.s c:diciooc:s ann:ñorcs, por la
SENPE y por la Fundación lbc:romc:ñcana de Nurñción ( FINUT). una institución sin ánimo de:
lucro creada a instancias de: la Unión lntc:madonal úc: Cic:oci.as de: la Nutñción ( IUNS, /mmwtio11dÍ U11io11 o/Nu"itio1wl Sámm), de la Sociedad Española de: Nutñción (SEÑ) y de: la Sociedad Luinoamc:ñcaoa de: l'ucñción (SLAN}. cuyo fin principal es contribuir a la formación en el
campo de las c iencias de la alimen tación y de la nutrición de jóvenes cicn cífic05 y profesionales
en lbcroamé:rica.
Esta nue\'-a edición consta de 173 capirulo5, agrupados, por su temaaca, en cinco tomos;
l. •Bases Íísiológicas y bioquímicas de: la nutñción•; 11. • &ses moleculares de: la nutñciÓn•;
111. ..Con1posición y calidad nutritiva de los alimentos-: l\', -.Nutrición humana en el estado de
salud11 y V, •Nurrición y enfcrmed.td•. ~-\demás de b revisión detallada de numero.sos capículos,
<n esta. 3 1 edición se ha incroducido un nuc''O romo con 23 capírulos. destinado por completo a
la nurrición molecular (tomo 11), y~ han incorporado orros 50 nuevos capítulos. cspccialmcncc
dediados a cubrir algunos aspectos relcvanrc.s en epidenliología de la n utrición y nun·o.s avances
e n el campo de: la nutñción clínica. En cada uno de: dichos comos se: ha procurado agrupar los
1
cernas relacionados; t n cualquier caso. siempre que lo hen1os considerado necesario. dentro del
cc:xro de a.da capirulo hemos hecho rctCrenáa a otros por su ' 'Í:ncuJación más o menos directa.
En la acru.tlidad existen numerosos caros de nutrición. cinto en cspafiol como en ocros idio-mas. Sin embargo. sólo esta 3' edición dd Tr11tndo ¿, Numción aúna y armoniza las bases fisiológicas. bioqu(micas y moleculares de la nuaición con los conocintien ros rclari'\'OS a la nutrición en
los estados de salud y enfermedad y a sus aplicaciones, a Ja vez que proporciona un conocimien..
co actu alizado de la composición y del ,-aJor nutriávo de los alimentos.. Ademas.. hen1os p rocura.do. siguiendo la línea ya trazada en la edjción anterior. mejorar y o frecer información n1uy actu-a~
!izada. con numerosas tablas y figuras en color. De: este modo. se: ha p roporcionado, en la medida
de: lo posible:. información conrrastada sobre: aquellos temas que: sientan las bases de los nuevos
conocimientos e n nutrición. muchos de los cuales avanzan a un riuno vertiginoso.
La pn::senración de la 2-l edición se iniciaba con una frase célebre del investigador médico y
•·irólogo estadounidense: Jonas Edward Salle (1914- 1995), famoso por su dc:scubrimic:mo y desarrollo de la primera \'1lcuna cont ra la polion1lelids. q ue rezaba: «la rccon1pcnsa del rrabajo b ien
hecho es la oportunidad de hacer más trabajo bic:n hecho•. Simplen1enre er-.a. una pren1onición de
que: esta 3' edición tenia que: ver la luz. lo cual ha sido posible: únicamente: por el c:sfuc:rz.o incansable: r el uabajo extraordinañamc:mc: bien realizado de: 14 coordinadores de: los difc:rcmc:s tomos
y más de: 350 autores a los cuales he: tenido d gran honor de: dirigir.
El romo 1está integramcn te destinado a l conocimicnco de los procesos de digestión, absorción
y destino ntetabólico de los macronucrienccs y los micronutrienrcs, con especial atención a las
funciones de: cada uno de d ios y a las rutas metabólicas implicadas. Adc:rruís. se han incluido algunos temas c:spc:cialc:s que describen de: forma dc:rallada la rc::gulación metabólica imc:rtisular, el
equilibro ácido-base:. el metabolismo h idrominc:ral, el balance: energético, el sistema de: defensa
antioxidante: y el metabolismo del alcohol y de: otros xc:nobióticos.
El forno 11 aborda los conocin1ientos de Jo que hoy se denomina .. nutrición n1olecuJar- y, muy
cspc:cialmence. de la nueva .._genómica nucricional•. Lo.s Clpítulos iniciales csrán dedicados al c:,s..
rudio del crecimiento. la diferenciación, la proliferación y la muerte celulares. así como a la contunicación intercelular e intracelular y a los n1ec.anisn1os por Jos que los nucñc-ntcs y otros
compuestos b ioacrivos de los alimentos y sus me1abolicos influyen en los p rocesos de señalización
celular. En los capítulos que .siguc.n se consideran la arquilc:crura c romosómica y del genoma
h umano y los procesos gc:ner.úc:s de: regulación de: la c:xprc:si~n génica. incluyendo los procesos de:
rranscripción y la sinlesis de proccinas, así con10 sus n1odilic:acioncs postraduccionaJcs_ :\sim is~
nto, en una .serie de capítulos se abordan los p rocesos de modulación de la expresión génica me..
diada por C'.ada uno de los n1acronurrientcs y micronurrienu:s, que constiruy~n la denominada.
nutrigenómjca. :\demás• .se han incluido varios cipírulos dedicados al csrudio de la nurrigcnéúca
Presentación de la J.a edición
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•
1
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y de la nutricpigcnécica. así como .a las hcrumientas de b nucrigcnón1ica conocidas como nutri·
proccón1ica y nucrimctabolómica. finalmente, el tomo 11agrupa una serie de capítulos dedicados
al microbioma y cl metagenoma humanos y al sistema inmunirario. así como a las interacciones
de la nutrición con los procesos regulados por la cronobiología y las bases moleculares de la programación temprana.
En d tomo 111 se describen de Forma detallada la composición y d valor nutriti'"' de los principales grupos de alimentos clásicos y se aborda d csrudio de nu<''l>S compuc:.tos bioactivos de
los alimentos. ingrc-diences y aditr.ros alin1entarios. Asimisn10. se dedican capítulos específicos a
los alimencos funcionales. los complementos alimenticios. la fortificación de alimentos y los ali·
meneos mrugénicos. así como a aspectos fundamenta1es relacionados con la higiene y la scguri·
dad alimentaria y d cciquemdo y la publicidad de los alimentos. En es<a nueva edición. además,
se ha prestado especial atención a la adecuación de la composición de los productos alin1enácios
a las cstrarcgias de salud y al esrudio de las dedaracionc:. nurricionalc:. y de propiedadc:. saludables de los alimentos.
En d tomo I\' se han acruallzado los conocimientos sobre las in~csw dieté-á-cas de referencia
y los objeth·os nutricionales, así como las guías dlctéácas basadas ~n alin1cntos y Jos indices de
calidad de la dicta. Además, se han ampliado los capítulos dedicados a la n'a!uación dd estado
nutricional c-n .sus ver1ic.nccs de anrropon1c:tría y con1posición corpor.11. ,-aforación dietética y
biomarcadorcs de ingcsta y de estado de salud relacionados con la nuuición. Se ha incorporado
un nuo'o capítulo sobre evaluación de la aca,;dad física, con10 parce de la evaluación de los cs..
cilos de ,;da saludable, y orro dedic.ido al estudio de la hidratación en d esmdo de salud. El romo
continúa con una serie de capirulos que abordan los requerimientos nurricionalcs y las adapra.cio~
ncs nlctabólicas en diferentes OOadcs. desde el recién nacido has:1a el anciano, y en diferentes sj~
ruaciones fisiológicas. como el embarazo. la lacrancia y la actividad física, con inclusión dc nue..
vos ca.pirulos relacionados con la epidemiología nutricional, que van desde la nutrición y b salud
pública. la nuaición basada en la n·idencia y las estrategias nutricionales de in1ervención en salud
pública, hasta la educación nucric<onal la importancia de los primeros J.000 dW de vida en la
salud posterior del adulro y la relación enue gastronomía, cocina y alin1encación. Por último. se
han incluido nue\·os capírulos que analizan la jmporuncia de la documcncación científica y de
las tecnologías de información y comunicación en 2Ümentación y nuuición, así como del propio
proceso de comunicación en au1rición y salud.
r
El tomo V. dedicado al csrudio derallado de la nutrición en el csmdo de enfermedad )'· muy
particularmente de la nuuic.ión clínica. ha sufrido en esta 3' edición una rcmodcbción práctica..
menee rota1. con inclusión de 61 capiru1os que abordan los conocimientos derivados de las nue..
vas guías de nucrición artificial en diferentes siruacioncs patológi= publicadas por la Sociedad
Europea de Nutrición Clínica y Mcraboli<mo (ESPEN). la Am"ican Soritiy of Pam1ural a11d
Entera/ Nrmitio11 (ASPEN), junto con la !lmaican Soci•tyfar Critica/ Carr Medtcine y la Sociedad
Española de Medicina lnrcmiva Crítica y Unidades Coronarias (SEMYCI UC), entre ot<as.
La estructura de los diferenccs capítulos. como en ediciones anteriores, responde a un criterio
de .libro útil para la enseñanza•. Así. <"n todos dios se detallan los objetivos docentes que se espera que alcancen los csrudiantcs uas el estudio pertinente. ,-\ continuación• .se realiza una breve
incroducción. que .s.irúa rápidamcnce al lector en el contcx-10 del tema. y luego se desarrollan los
temas propiamente dichos. con subdivisiones apropiadas y. por último. se rccapirula con un re·
.sumen que expone brevemente los aspectos fundamcnca.lcs de cada uno de los temas desarroll.i·
dos. Además, se ha procurado que los capírulos aporten una bibliograffa básica. pero al mismo
tiempo n1uy actual r de relevancia científica y utilidad contrastada. huvcndo de las referencias
múltiples que a menudo llenan cientos de páginas en numerosos ccxco.s de nutrición y que habi·
rualmente los lcccorcs apénas consulcan. Cada referencia bibliográfica \"3 seguida de un bre\"e
con1entario que da cuenca al lector de la importancia de su contenido.
Uno de los aspectos que en tocio mon1ento se ha tratado de unificar e.s c::I que se refiere a las
expn:siones técnicas y cienóficas y .il diseño de las im3.gencs~ Aun cuando se ha procurado utilizar
un lenguaje español uni,·ersal. se hau incluido palabr.u deri,'O.das dd inglés aceptadas de fornu
generalizada por los cienóficos. En cualquier caso, siempre que se ha considerado necesario o
conveniente. junco a la palabra o concepto traducido al español. se ha incluido cJ cCrmino inglé.s
E!!:J
1
Presentación de la)' edición
corrcspondicnre. así como las inicialC:S que dan lugar a di k.rcn tes abreviaturas de uso generalizado
internacional. Por otra parte, al final de cada como se ha incluido u n glosario de términos
para facilitan al kctor la comprensión del texto.
.t nivel
Es obligado señalar q ue. como en la edición anterior. .se han diseñado las tablas con un mismo
forn1ato, y las llustracioncs en color. con objeto de fu.cHirar su comprensión y establecer una
buem interrelación cntl"C' texto e imagen.
Por otra parte, en esta 3' edición del Tratado de N11mnó11 se ha optodo por d dc.sarroUo de un
sirio \\'Cb especíB.co. que presenta u n acceso para el estudiante y el docente o el profesional. a
mivés de menUs sencillos. Al igual que en ediciones anteriores, .s<: ha incluido un sistema d.e au·
toc:valuac:ión para que los estudiantes puedan dcrern1inar. a uavcs de un.a serie de p reguntas de
elección n1l1..hiple. el nivel de conocimien to alcanzado. Además, cl sirio \Veb conricne un listado
de recurso.< web agrupados por capítulo y por mmo. Ctda uno de dios dispone de una serie de
enlaces o direcciones \vcb en forma de localizador uniforme <ie recursos (ü RL. 11nifonn Ttstn1rr~
l0<a10r), q ue permiten conectar con instituciones. entidades y cernas de interés, los cuales ofrecen
información comp1cmcnraria. Para algunos capítulos se ha incorporado una serie de anlmacio-nc.s. realizadas a partir de una selección de figuras. que pc-m1i1<n \-~isualtzar determinados procesos
o aplicaciones y contrihurcn a la comprensión de los temas. Se: han incluido varios víde~ dirigi...
dos particularmente a la enseñanza de las récnicas básicas d< aplicación en nuuición entera( r
parcnrcral. ranro en el ámbito hospiralario como domiciliario. Asjmisrno. a parúr del sitio \\'eb,
los docentes y profesionales de la salud pueden ver y descargar todas las figuras y toblas que aparecen en el rc:xto, pan facilitar la formació n en nutrición.
En la l' edición se hacia referencia a don JOS.: Oncg;i y Gassct, q uien decía que • los hombres
no viven junr~ porque sí, sino para acon1eter juncos grandes emp resas•. Esra 3'- edición del Tn1...
w.do d~ J\11,"ició11 no hubiese visto la luz sin d c:nrusiasmo dc nu merosos colegas, excelentes académicos y profesionales q ue, como en ediciones anteriores, S< h-an volc.tdo con ánimo reno"-ado
en la p reparación de los capítulos con eficacia y generosidad. Gracias por comparñr ideas y me~
joras. por aceptar de buen grado modificaciones a las contribuciones paniculares y por cooperar
durante la preparación del texto. A todos dlos les estoy m uy agradecido pord rrabajo bicn he<:ho.
A los miembros del Comité Cienrífico Educacional de la SEl\'PE. algunos de los cuales han colaborado como coordinadores del Tmtado de Nutririón, a los miembros de b SENPE y de otras
.sociedades de ~-\Jimenlación. Endocrinología. Nutrición. Dictitica y P<diatría. que han participa,.
do como autores. a los n1icmbros del comité cic.ntífico de la FINUT r a mis con1pañeros de los
Departamentos de Bioquímica y Biología Molecular. Fisiología. Bromatología y Nurrición y del
lnstiruto de Nurrición y Tecnología de los Alimcncos, C<ntro de Investigación Biomédica. de la
Universidad de Granad•. así como a los invcságadores y profesionales de lbcroamérica y Estados
Unidos q ue en esta edición acept.iron el arduo trabajo de redactar varios capírulos de buen grado.
siendo siempre conscientes de que los plazos acordados debían ser respetados par• d buen fin de
la obra: a codos ellos n1i mayor agradecimiento.
Deseo agradecer cspccialmcnce a los coordinadores de los cinco ton1os. Al profusor F<"-m1ín
53nchcz de ~1cdina Conrrcras. desde hace muchos años mi n1acstro, por sus sabios consejos. y al
profesor Lu'5 Fontana Gallego por su constante dedicación y pukrirud en la utilización del len·
guaje bioquímico. A las proÍ=>ras Concepción M. Aguilcra García y Ol¡;a Maníncz Augusrin.
que aceptaron con ilusión el reto de revisar los temas del nuevo tomo 11 del tratado.. dedicado en
su toraHdad a describir los nuevos avances de las ciencias •Ónúcas" y su n:hclón con la nuaición.
A las profesoras i\laria Dolores Ruiz Lópcz y Reyes Artacho Marcln-Ltgos. por su inestimable
ayuda en el desarrollo y b corrección de los temas relacionados con la composición r calidad
nuuitiv.i de los allmenros y la recopilación de la legislación alimen taria; su esfuerzo ha sido muy
grande y he de rctonocerlcs su labor inc.msablc y exhaustiva. Al profesor Emilio Maninc-L de
\' ictoria ~1uñoz. por sus continws sugerencias y correcciones de los capítulos del con10 [V sobre
nutrición en d estado de salud y por su inestimable ayuda en el des;irrotlo del sitio web: a los
profesores Mercedes Gil Campos y José Maldonado Lozano. por su colaboración conánua en la
elaboración r corrección de los capítulos relacionados con la nutrición pediátrica: a este último
por partid. doble al participar como coordinador en los tomos IV y V. A los doctores Cristina
Cuerda Compc. Rosa Burgos Pd:ícz. M iguel !.ron Sanz y Pilar Matía i\lartín les agradezco tam·
bién su dedicación y esfuerzo en la revisión de los c.;a_píru1os relacionados con la nutrición clinic.a.
PresentiJción de la J"' edición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
J
aceptando la respons:tbilidad de corr<!Jir con deralle i' rigor en el tiempo previsto. a pesar de rus
múltiples obligaciones asistenciales.
De forma muy especial quiero agradecer a Boísa Rodríguez-Vida y a su equipo de colaboradon:s su trabajo minucioso de corrección y de diicño gráfico. Además. dc.s<o agradccc.r a la liccn·
ciada Maria Luisa Fcmándcz Sierra su disponibilidad y apoyo en la realización de numerosas Íiguras. Mi agradecimienro panicular a los miembros de Editorial Médica Panamerieana que han
contribuido a que esta 3' edición se-• una realidad, en especial a Bcna Feduclú, Francisco Corrina, José González y Emilio Mosqucra.
t.;na obra de csra cn,«rgadura no es posible sin el esfuerzo de muchas empresas relacionadas
con la alimentación y la nutrición. que han mostrado su apoyo incondicional y han contribuido
-no sólo con la adquisición de un buen número de ejemplares, sino t2mbién con su ayuda dírcc·
ta al daarroUo del sitio \vcb. aportando numerosos docun1cnros y enlaces de interés- a que el
nucYo proyecto de edición hay-a 5ido realidad. A todas ellas. mi.s más sinceras gracias. en nombre
de todos los coordinadores del Trarado de Nutririó11.
Un agradecimienro especial para mi amada esposa y compañera. ~1crccdcs. por su paciencia.
comprensión r apoyo~· por saber cscar en los días de intenso trabajo durante los dos años que ha
durado la ejecución de esra 3• edici6n del Tratado de Ntttririón, permitiendo y accprando que d
libro fuese otUno mas11 de mi farnüia. Ella creó el an1bience necesario, con mis hijas. sus esposos y
mi.s seis nietos. para que yo pudiera dedicarme al arduo trabajo de redactar y corregir durante
mucbas horas.
La gcsración y el desarrollo de la prcseme obra ban sido más intensos de lo que yo esperaba y
pretendía. pero n1e siento dichoso por haber in\•ertido en el proceso un áempo tan preciado.
Como decía el filósofo chino Confucio ( 551-478 a.C.), • Bige un trabaío que re guste y no tendrás que trabaiar ni un día de tu vida.. Y es que <tEn el fondo, los científicos somos gente con
suerte: podemos jugar a lo que queran1os durante coda la \ida-.. como también aSC\·eraba el físico
Benjamín Disraeli (1804- 1881).
Sor
conscieocc de que, oi pesar de codos los esfuerLos. seguramente habrá errores y limitaciones
en dikrcmcs aspccros de csra 3' edición del Tratado de Nurriáó11. Por eso, agradc:zco afectuosamente de .tntemano codos los con1entarios. opiniones y criricas de los docentes. estudiantes.
profesionales y lectores. Con su ayuda ojalá, dentro de unos años~ mis colaboradores y discípuJos
puedan continuar la tarea emprendida de actualizar esta obra a la que cantos hemos dedicado una
parte importante de nuesuo quehacer diaño.
ÁNGEL GtL HER."ÁNDEZ
Din:ctor del Tratado de Nutrición
Camlr.itico de Bioqu!núca y Biología Molcculac, Universidad de Granada
Pmidenre de la Fundación Iberoamericana de Nmrkión (FINUTl
Prefacio del tomo 1
E11 la vida "º '111; rosm q11e temer. sólo IMJ rosas q11e compmuier
ÑUIUE CURLE ( 186- -19 H)
Este primer volumen dd Tratado de N11triáón está dcdiC1do, romo indica su círu.l o, a las bases
fisiológicas y bioquím icas de la nurrición. algo que en p rincipio puede parecer sencillo, pero que
no lo cs. dado que los d iversos capítulos abonlan atd. tema en profundidad y de forma muy
actualizada. Ena b.&..sc es esencial para la con1p rcnsión de los tcn1as dcsarrollJdos c-n los restantes
volúmenes de la obra; en definitiva, para entender los conccp1os modernos de la nurrición.
El \•olumc::n comienza con dos temas generales: las funcio nes ~· el mct.abolismo de los nu c:ric::ntcsl por tLn lado. y Ja p rimcrd fase del mctaholisn10 corrcspondicnu: a la digestión de Jos
alimentos y la absorción de los n utrientes, por otro. A contin uación siguen \'.arios capítulos
dedicados al mctabolisn10 de los di\-crsos nucricntcs, siempre procurando relacionar las bases
fisiológias y b ioquímicas de los d.iferentcs procesos con los n u trientes y con sus aplica.ciones
n u tricio nalr:s. Así. se estudian los aspectos csttucturale.s más in1portantcs y el destino n1cta·
bólico dr: los hidratos de carbono, los n ucleótido.s, lru ácidos grasos y los aminoácidos. estos
dos últimos con sus correspondientc-s derh."3dos de interés nutricional. Intercalados con los
ternas mencionados, .se prcsra cambién atención a otros sobre la fibra dietética~ las lipoprotcí...
nas plasmáricas. d metabolismo l.ipídico tisular y las ad.p1acioncs metabólicas al ayuno y a la
realimentación.
A continuación se lle''ª a cabo un estudio muy cxhausri•-o de los micronucricntcs. las ,;tami~
nas y los minerales. que .se han csrrucru rado fu ndamentalmente de acuerdo con sus funciones
biológicas. En algun os casos, estas funciones se han des.arrollado con dena cncn.sión. como es el
""º dd merabolismo h idromineml y de la regulación del equilib rio ácido-base.
Por Ultin10. se han dedicado capírulos adicionales a temas de gran interés nutricional. como la
regulación del balance e nergético y la composición corporal. el estrés oxidativo y los mecanism~
de defensa anáoxidantc y el mct:1.bolisn10 del alcohol y de orcos componentes no nutrientes de
los alimentos.
En codos los asos se presenta una información n1uy actual y se ha p rocurado relacionar la
base. bioquínúc.a de los diferc-nccs procesos con los nucric-occs y con bs aplicaciones a u rricionalc:s.
m
J
PrE'f.ic 10 <~·I tnn-.o 1
Asimismo. conviene dcst.1CM que l.l rcd.Jct..aún Je los difcrcnc~ capítulos se ha realizado intentando cohoncst.ar U. cxposiciOn Je lo~ uhinlOS :.' .in<:c~ cicnríflcos sob~ d tcJtu y la ascquibilid.ad
par¿ el lector.
eo,.,RERAS
FERMís s_,,.cHEz oE Mm~"
C.ncdr.iu.:o de Bioquimia y Biología .\lolccular
Uninnid..d de Gran..da
Lms Fo"'-"""-' G.-ULEGO
Profaor 1irul.u de Bíoqmmiu r Biologia Molecular
L'ni>-.:rsid..d de Granada
Á"<GEL GrL HER..'>Á."<DEZ
C..1cdr.iuco de BKXJuimia )' Biologia ~1okcubr
UniYcrsidad de Gr::m.ida
Plan general de la obra
TOMO 1
Bases fisiológicas y bioquímicas: de la nutrición
Capít11lo J
Capitulo 2
Capít11lo 3
Capitulo 4
Capít11/a 5
C.1pít11lo 6
Capít11/a Capít11/a 8
C.1pít11/o 9
Capítulo JO
C.1pít11/o J J
C.1pit1.Jo J2
C.1pit11/o J3
Capít11/o 14
Capit11/o J5
Capit11/o J 6
Capit11/o J7
Capit11/o J8
Capit11/o J 9
Capit11/o 20
Capit11/o 2 J
Capit11/o 22
Capft¡¡/o 23
Capft¡¡/o 24
Capitulo 25
Funciones
y mctaboüsmo de los nutrientes
Fisiología de la digestión
Metabolismo de los hidracos de carbono
Fibra dicté[ica
Metabolismo de las lipoproccínas
Mec-•bolismo lipídico risular
Funciones
y mcraboüsmo de los 2cjdos grasos cscncialc-s y de sus derivados activos
Metabolismo de los aminoácidos
Aminoácidos scmicscncialcs
y dcri,"3dos de aminoácidos de interés nucricional
Mtt•bolismo de los nuclcótidos
Relaciones mct.tbólic:as risu.larcs en el ciclo de ayuno y realimentación
Regulación dd balance energético y de !. composición corporal
Estrés oxid.a.ti,·o y mecanismos de defensa antioxidante
Vitaminas con función antioxidante (vitaminas C y E) y cocnzima Q
Vitaminas con función d.c cocnzimas
Folatos~ ácido fólico y vitamina 8 11
Vitamina A
Vitamina D
Metabolismo hidromincral: agua y clectrólicos
Regulación dd equilibrio ácido-base
Calcio, fósforo, magnesio y Rúor
Hierro
Cobre y cinc
Selenio, manganeso, cromo. molibdeno. yodo
y otros oligoc_lemcntos n1inoritarios
Metabolismo del alcohol y de otros componenccs de los ali memos
TOMO 11
Bases moleculares de la nutrición
C.1pít11/0 1
Capitula 2
lntroclucción a la nutrición molecular
Crecimiento. d iferenciación, proliferación}~ muerte celular
m
1
Cap1111lo J
Capi111/o 4
Cap1111lo 5
Capiwl,. 6
C11pitul• Capitul,. 8
Capitul• 9
C.Jp1tul,. 10
C11p1t11lo 11
C.ip1111lo ll
C.ipitulo 13
C..p1tulo H
C.ip1tulo 15
C..p11ulo 16
C..p11ulo ¡C..p11ulo 18
C..p11ulo 19
Cip1tulo ZO
Cip11ulo 21
Cupitulo 22
Cupwtlo 23
Con1uoicilción lntcrcclular: hormon.Js. cico.sanoidcs, docosanoidcs y citoquin;a.s
ScñoiliLJ.ción 1ntr.icclul;;¡r
Arquitcctur.i cromo'lómica ~·genoma humano
B.ucs molcculue> Je b cxpr«ión génica
Síntesis. deguJ.ción y rcamb10 de las protcin;u
RcguL.ción Je ta cxprC1lÓn gcnic.J. en organismos cucarioras
Rcgul..c1ón Je I• cxprnión génic• mediada por hidratos de =bono
RcguLe1ón Je b cxprnión gcnic• mediad• por lípidos
Rcgubción Je b cxprnión gcnica mediada por compuestos nitrogenados
Regulación Je J.¡ c:rprc,1ón gcnic.a mcdiad.;a por \iDminas
Rcgul..c1ón de b cxpre>ión gcnica mediada por minerales
B;ucs genct1cu de bs enfermedades complejas
Nutrigcnct1u.. v.iriintcs: gcnct1cn que n::spondcn .l nutrientes
NutrigcnCuu · \-ari.anio gcnCricas que u:spondcn .a alimentos
Nutricp1gcncuca
Nutr1prorcóm1ca
Nutr1mct.ibolom1ca
Cronob1o logi.i v nucr1c1ón
~1.ic:rob1omil hum.ino
Sistcm.i inmunu.irlo: 1nmun1dad innata y adapraá\-a
Bases molecul.rcs de b programación metabólica fetal
TOMO 111
Composición y calidad nutritiva de los alimentos
C11p1111lo /
C11p1t11lo Z
Capitulo 3
Capitulo .¡
Capitulo 5
Capitulo 6
Capitulo Cap11ulo 8
Capitulo 9
Capitulo 10
Capitulo 11
Capitulo IZ
Capitulo I 3
Capitulo H
Capitulo 15
Capttulo 16
C.p1tulo ¡C..p1tul. /8
C..p1t1'i. 19
C..p11,,1. 20
C..p11i.I. 21
Cipit1'1. 22
Antropologfa de IJ .11imcnución
Leche y dcrindo, Uc1eo•
Carnes v dcri>·.1Jos
Pesc.ldo; y moriscos
Hue,·os y ovoproJue<o•
Ccrc.Jes y proJuetos dcri•••dos
Legumbres
Hortalius y producro< honícohs
Frutot.s y productos dcri,·.idos
Frutos secos
Azt.ic.arcs. miel ,. produaos de confireria
c..p11ulo 23
c..p11ulo 2.J
Capitulo 25
C.tpit1tlo 26
Cap1t11lo 2Capit1do 28
Gzpitulu Z9
Capitulo 30
Gr;u.¡.s \• .aceites
Bcbidu ..lcohóh,a.
Bcbidu no .Jeohóhcu
C..fc. té. c•c.10 v produ«os dcriv•dos
NuC\'.ll fuentci de nu1ricnte"
Compuestos bio.ict1\·01 de los .alimentos de origen ,·egctal
Adtti\·os .alimcnt;irios
Alimcntoi func.:ion.ilc11
Complcmcn1os ;a.)1menr1cio"
Alimentos fomfic•dos
Adccu.ición Je la composición de los productos alimenticios .a bu CSffiltcgi~
de ..Jud
Alimentos cr.insgénicos
InAucnci.i Je los proccloOS tecnológicos sobre el "''lor nutriti\-o de los alimcnros
C.J1dad nuui<iV> de los •limemos
T.1bl~ de composición de :alimentos y bases de d.iros n utricionalc.s
Higiene y seguridad de los al1memos
Toxieologfa de los •limen 1os
lnÍOrm•ción ;iJimcnr.ui.t •I con•umidor: etiquctado, presentación y publicidad
de los produt:tOS ~lin1cn11,1os
Occl.ar.acioncs nucricionJlcs y de prop1cd_adcs sal ud ables en los alimcn ros
Pbn general de la obra •
TOMO IV
Nutrición humana en el estado de salud
Capítulo I
Capít11lo 2
Capítulo 3
Capít1•lo 4
Capíti•lo 5
Capíti•lo 6
C.1plt11lo C.1plt11/o 8
C.1plt11/o 9
C.1plt11/o I O
C.1plt11/o 1 I
Capitulo I 2
Capitulo 13
Capitulo /./
Capitulo 15
Capitulo 16
Capítulo 17
Capítulo 18
Capítulo 19
Capít1do 20
Capí11Jo 21
Capít1do 22
Capít1do 23
Capít1do 24
Capítulo 25
Capít11lo 26
Capít11lo 2 Capítulo 28
Capít11lo 29
Capitulo 30
C11pít11lo 31
C.1pít11lo 32
C11pít11lo 33
C11pít11lo 34
Historia de la nutrición
lngcstas dic-céticas de referencia
1---
y objc:livo.s nutricionaJcs
Guías alimentarias y de estilos de vida saludable
indices de calidad de la diera
Balance cncrgécico
Evaluación del estado nutricional: anrropomctría r contposición corporal
Evaluación del estado nuuicional: valoración dietética
E,,-aluación del estado nurricional: bíomarcadorc-.s clínicos y bioquímicos
Evaluación de la actividad física y la condición física
Hidraiación en el estado de salud
Nutrición durante la gestación}~ la lactancia
Nutrición e inmunidad en d estado de salud
Crecimiento y desarrollo del niño
Nutrición del recién nacido de ba¡o peso
Nutrición del lactante
Nutrición del niño de 1-3 años
Nutrición del niño en la edad preescolar y escolar
Importancia de la nutrición en los primeros 1.000 días de vida
Nutrición en la adolescencia
Nurridón del aduleo
Nurridón del aduleo mayor
Nutrición en la actividad física
Nutrición con1unicaria
Nurridón y salud pública
y deportiva
Epidemiología nurricional
Nutrición basada c:n la evidencia
Estrategias nurricionalcs de intervención en salud pública
Educación nutricional.
Dictéticx diseño y planificación de dictas
Nutrición y gastronomía
Errores, mitos y realidades en alimcn!lación
Documcnración científica en nutrición.
Tecnologías de la información y la comunicación en alin1cnración
El proceso de la comunicación en alimentación y salud
y nutrición
TOMO V
Nutrición y enfermedad
C.1pít11!0 I
Capít11/o 2
C11pít11!0 3
Capít11!0 4
Capít11lo 5
Capít11!0 6
Capít11!0 7
Capít11!0 8
Capít11!0 9
Capítulo I O
Capít11lo I I
Capít11lo 12
Capítulo 13
Capít1•lo H
Capít1•lo 15
C.1pl111!0 16
C.1pl111lo 17
C.1plt11/0 18
Capitulo 19
Desnutrición por deficiencia de energía y nutrientes
Anemias nurricionalcs
Nutrición y prevención de las enfermedades crónicas no transmisibles
Acrj,~idad física, estilos de: vida y prevención de bs enfermedades crónicas no cransmisibles
Desnutrición y enfermedad
Desnutrición rclacionada con la cnfer.mcdad y su tratamiento: relaciones coste~bcncficio
Proceso de accnción nutric ional
Adaptaciones metabólicas al ayuno y al estrés
Requerimientos nutricionalc.s en situaciones patológicas
Hidratación en la enfermedad
Dieras hospitalarias
Nutrición cnccral
Produccos dietéticos para usos nutricionalcs específicos
Fórmulas especiales en pcdiarria
Nutrición encera( en el paciente pediátrico
Nutrición p3rcntcra1
Formulación de la nutrición parcntcral
Nutrición p3rcntcra1 en el paciente pediátrico
Nutrición artificial domiciliaria
m
C.1p1t11lo 20
Cap1111/o 2 I
Cap1111lo 22
C¡¡p1tulo !3
C.1pttulo 2-1
C.1pttulo 2.5
Glpttulo !6
Glpttuf. !Glpuulo !8
Glpuulo !9
Glp11ulo30
Glpuulo3/
úpuulo3!
Cap1tulo33
Cap1tul• J.i
CJp1tul•35
úp1rulo 36
Cap1tuloJ c.,p1t11lo 38
Cap1t11lo 39
c.,p1t11lo 40
C11p1t11lo 4 I
Cap1t11lo 42
C.1p1t11lo 4J
C.1pít11lo 4./
Capítulo 45
C.1pít11lo 46
C.1pwilo 4 C.1pi111lo ./8
Cap1t11lo ./9
Cap1t11lo 50
Cap1t11lo 51
C11pit11lo 52
Capitulo 53
C11p1111lo 5.J
C11pit11lo 55
Capitulo 56
Capuulo 5c.,puulo 58
c.,puulo 59
C.1p11ulo 6Q
úpttulo 61
Nuevos nutrientes en nutrición cntcral y parc-nrcrJ.l
Uw de prob1ólicos, prcbióricos y 1imbiócicos en nutrición clinic;a.
lnrc....u;:cioncs entre f.lrm2cM y nurricores
NutriciOn en lo' errores inn.atos del metabolismo c.n el ni.Do
NutrKión en lo' errores inn.a.tos del metabolismo c.n el adulto
Sobrcpc<0 y obcsid•d como problem.i. de salud publica
u doble c..rg• Je b desnutrición v l.t obesidad
NutrKíón v obc,.d•d en el •dulro
Nutrición v obc"d•d 1nf.nul
Nutrlcíón v 1ratJm1cnro quirúrgico de- 12 obesidad
NutriclÓn en el síndrome mcrabólico
Nutrac10n en la diabetes mclhrus
Nuttte10n y d1slip1dcm1.a
Nutrición en los rra\tomos de la conducta alimcnuria
NutriciOn en J;¡_s enfermedades c.;ardio\-""'J.SCUl.ara
Nutrición en el picicntc criuco
Nutrición en (;¡_,enfermedades sépaca y rr.aumárica y en d paciente quemado
Nutrición en e l paciente quirúrgico
Nutriciün )' trosp!.nrc de órg2nos
NutriciOn
Nutrición
Nutrición
Nutrición
Nutrición
Nutrición
r c.inccr
en lils cnfcrmcd.Jdcs del apar<tto respiratorio
e in.suficicnciJ c2rdíJca
en IJ di.trrc.t .tgudJi y en los. síndromes de ma.labsorción en la inhaci.t
en los tr.l'itornos rcl;acionados con el gluten
en IJ cnfcrmcdJd inAamacoriJ in testinal
Nutrición en el fallo inrc<rinal agudo y crónico en el aduleo
Nutrición en el fallo inrc<rinnl pediócrico
Nutrición en el síndrome del intestino corto en el adulto
Nutrición en lJ' Jlcrgi:.ts .lliment.lrias y en 1a enteritis y l.a. csofugiti5 eosinofilic;u
Nutrición en lJ' intolcranciai .-.limcntlirias
Nutrición en IJ< cnfermedJdcs hepatobiliucs
NutriciOn en la pancrc.t11ti' .1guda y e rónica
Nutrición en lJ flbrosis quí.stic.t
Nutrición en lJi enfcrmcd.Jdcs renales
Nutrición \• cnfcrmcd.Jd ósea
Nutriciün
vd1sf•s,.
Nutri..:1ón en lai cnfcrmcd.Jdes neurológicas
NutriciOn dc.I Jnciano enfermo
Nutr1caün \• cnfcrmcdadc) del sistcmJ. linfático
Nutr1c1Ón ~· enferme.Jade) del sasttmJ. inmuniurio
81oct1c.- v nutrición
Acrcd1tXión v 'liiStcm;a, de c3Jidad en nurricióo
,.
Indice de capítulos
Capiuilo 1
Funciones. y metabolismo de los nutrientes, 1
.{ Gil HermínlÚz y F. Sánchez tÚ 1\1edina Co11rrmu
Capltvlo l
Fisiología de la digestión, 27
E. Martínez de Victoria Mwioz. 1\f. Mairn; Almmdros y M . D. Yago Turregrosa
Capltvlo 3
Metabolismo de los hidratos de carbono, 57
O. MnrrÍluz Augtmill y M. D. Swlrn Oruga
CapítvJo 4
Fibra diecética, 87
}. G.ilnz Pernlrn, M . E. Rodríguez Cnbez.u y D. Úlmunco Pirez
Metabolismo de las lipoproteínas, l l 1
A . Sánchez Pozo y A. Gil Herná111Ín
CapítvJo 6
Metabolismo lipídico tisular, 131
A . Sánchez Pozo y A. Gil Herná111Úz
Cap1bllo -
Funciones y me-taboli.smo de los ácidos grasos esenciales y de sus derivados activos, 155
R. Valenzueln &irz. E Larqui Daoa y A . Valmztula 8011omo
Cap1mlo 1
Metabolismo de los aminoácidos, 173
F. Sónchez IÚ Medina Contrmu y Af. D. Suárez Oruga
Cap1mlo 9
Aminoácidos semiesenciales y derivados de aminoácidos de interés nutriciooal, 197
Á. Gil Hemdndn y F. Sánchez de 1\1edim1 Conrrmu
Captr•lo 10
Metaboli.smo de los oudeótidos, 235
Á. Gil Hernández y A . S1inchez Pozo
Captr.Jo 11
Relaciones metabólica.s tj,suJares ea el ciclo de ayuno y realimentación. 261
O. Martina; Augusrin• ..t. Daddt1oua y flf. D. Suárez Onegn
Cap11Ilo 12
Regulllcióo del balance energético y de la composición corporal, 283
M. P. Portillo Baquednno y}. A. Marrinez Hmrdndez
m
úp1talo Jj
E.strés oxidativo y n1ecanjs_mos de defensa antioxidante, 307
M. Mani11rz C1pula
úpitvlo H
Vitaminas con función antioiúdante (vitaminas C y E) y coenzima Q, 333
M. tk/ C. Ramirrz Tomna, M. P11/ido Morán J J. Diaz Cwro
úpitvlo IS
Vitaminas con función de coenz.iruas, 353
F. Sánrhez de Medina Co11trrras J L Fomana Gallego
Capmúo 16
Folatos, ácido fólico y vitamina 8 12 , 375
E. Alomo Aperte J G. Vare/a Morriras
Capltvlo 1-
Vitamina A, 397
JY!. del C. Mma Va/verde. R. M. Oruga Ama y P. A11drls C1rvnjales
Capnw.lo 111
Vitamina O , 419
O. Marw1ez Auguui11, F. Smirhn de Medina Lopez-Huarnr
J M. D. Smfrrz Ortega
Capitlllo 19
Capit11lo lt
Metabolismo b.idromineraJ: agua y eleccrólicos, 437
J. M. LOpa: Novoa J F. J.
Loprz Hm1a11dn:
Regulación del equilibrio ácido-base, 465
J. M. Lópa: Novoa
Capitlllo 21
Calcio, fósforo, magnesio y flúor, 481
F. Pérez-Llamas, A. Gil Hrrmilldrz J S. Znmom Navarro
úp1mlo?l
Hierro, 509
F. Pi"'"º Aguirre, JW. Arredo11do Olg11i11 J JW. Olit'am Grolmrrr
Capiudo 2.l
Cobre y cinc, 527
M..'1rrrdo11do Olg11i11, M. R11z Ortiz. M. Oluwm Grolmert
J C. Castillo Durán
Caphw.lo H
Selenio, manganeso, cromo, molibdeno, yodo y ocros oligoelementos minoritarios, 545
M. Mwarro A/arcón _y F. Gil Hrr111intÚz
Capitw.lo H
Metabolismo del alcohol y de ocros componentes de los alimentos, 577
F. Sánrhrz de Medi11a Co111Tm1s J M. D. Suára Oruga
Glotarlo 591
fodic.. anolltico, 599
Funciones y metabolismo
efe los nutrientes
1
Á. Gil Hernández y F. Sánchez de Medina Contreras
•
•
•
•
•
•
•
•
Conocer los conceptos de metabolisn10, anabolismo y catabolismo.
ldentifiGlr las funciones energéticas)' estructurales de los macronutrientes y micronutrientes
y conocer los conceptos de nutrientes esenciafes. no esenciales y semiesenciales.
Exponer el concepto de equilibrio y balance de nutrientes y de rec.1mbio fturno...erl de nutrientes
v metabolitos.
Describir en qué consiste el flujo de nutrientes a través de una vía metabólica.
Comprender el concepto de pooJ de nu1rientes )' metabolitos. así como descñbir los tipos
de pools en el organismo.
Conocer los conceplos de metabolismo energético )' metabolisn10 intennediario* haciendo
especial hincapié en el p...1pel ele tos compuestos ricos en energía de hidrólisis.
Hacer un esquema de la vía de la fosfoñlJción oxid.ativa. y la fosíoñlacióo a nivel de sustrato.
Identificar las principales iases del metabolismo intermediario y esquem.ltlzar las principales vías
metabólicas implicadas.
Comprender los conceptos de compa.rt.tmentación celular y tisular.
Conocer los mecJn1smos de regulación del metabolismo.
CONTENIDO
NrllOOUCCIÓN
Adaptacion5 metabólicas a Id ingesta alterada
de nutrientes
FU!'oCIONf.< DE LOS NUTllJE'>ITES
Concepto de meL:tbolismo
"utrientes como combustibles melabólicos
r'\utrientes como sillares estructurales
l\utnentes esenciales. no esenciales
~· semiesenciates
Funciones específicas de los nutrientes
Equilibrio \' balance de nutñentes
Recambio metabólico de los nutrien1es
Aujo de nutrientes el través de las vías metabólicas
Poo/s de nutrientes y melabolitos
'IETAllOIJS.\ 40 El'<fROOlCOY MfT<\JIOUSMO
~THMlDIAtK>
1\1erabolismo energético
1\1etabohsmo intermediario
llEGUUCIÓN Dfl MrTA80USMO
Regulación de la actividad enzimática
Regulación de fa concentración enzimática
Otras formas de regulación
•
•
J
B;ises fisíológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
INTRODUCCION
Los seres hu n1anos. con10 rodos los seres dC'I reino animal.
consumim os alimcnros para sadsfuccr nucst.ras nccc:sidadcs
cnc.rgéric:as y para c rear nuestras propias c:srrucrur.is tisulares
y orgánic;JS. AtLnquc ingerimos aHmcncos. son los nurricn ..
tes. así con10 otros con1pucsros bioaccivos conrcnidos en
ellos, los que dcn-:rminan. e n gran p:irtc:, nucscro esrado de
salud. Prccisamcncc la nu rrición. como cicnc.i:a. estud ia la
cscrucn1ra fisica y química de los nu rricnrc:s, las fucnrcs ali...
menearlas de nurricnrcs y los con1pucscos bioaccivos de los
alin1cncos. así como las irillucncias de Jos procesos culinarios
y cccnológicos sobre el \talor nutritivo de los alimcnros. Adc~
más. la n uaición cscud ia los p rocaos digcsávos.. absorti\·os
y de rransponc de los nurricnrcs hasra los rcjido.s.. así como
su captación por l.s células y la regulación de díchos proce•
sos. Por om pam:'. la nurrición se encarga de estudiar las
rea.ce.iones que se producc:n en las células para cada uno de
los n urricnccs (1netaboJis11zo} y las relaciones incc:rrisularcs e
inccrórganos que ocurrC'n. ~imismo.
CSIC
concepto se cx-
ricndc no sOlo a los nucricnccs sino c.ambién a los rcstanccs
compucscos bioaccivos que componc:n los aUmcncos y que,
si bien no se convienen en cn<.'rgía o en sillares csrrucruralcs
en d organismo. pueden influir en la salud por incc-racción
con los sistemas celulares (p. ej., aumento del sistema de de...
fcnsa anrioxidantc, interacción con rcccptorc:.s c.c:lularcs, se...
ñalización celular. ere.). Por otra panc. la nurrición estudia
las interacciones de los nurricnrcs y los compuacos bioactivos de los alimcncos con el genoma huma.no y su influencia
en el fenotipo (nurritió11 1110/trolar). Finalmen1e, la nucri...
ción cs1udia las necesidades fisiológicas en la .salud, canco en
circun.scancias usuales como en circunsrancias especiales
T•bl.il t· 1. liaos .:f9 nL:lrlel'te.i "" nvlrlc1cn hum•
Tipo
Categoría
Hidrata-s de carbono
Monosacáridos
Disacáridos
Upídos (grasasl
Otigosacándas
Polisacclndos
.Á.t1dos grasos
Saturade<s
Moninsaturados
Polünsaturados ln-6. n-JJ
Trans
-
(cn1barazo, lactancia. \'cja, acci\idad física, ccc.) y en silua·
cioncs parológicas, c\'aJuando las consecuencias canco del
déficic como del exceso de ingcsra de nucricnrcs y el uso ce..
r..tpéulico po1encial de éscos.
Se conocen n1ás de 50 nucrienccs.. que se c lasifican e n 111a-rronutrit11t~s, q ue incluyen hidraros de carbono. proteínas y
1ipidos (grasas). además de agua, un macronurrientc a mC'•
nudo o lvidado. donde ocurren codas las reacciones mctabó..
JiCJs, y mitTD1Nt1Titntt'S. constituidos por minerales y \'Írami..
n2l 1ubla 1 1 .
Los nurricn1cs conrenidos en los alimencos, después de
ser digeridos y absorbidos en el epitelio in1cscinal 1 cnuan en
1a circulación sangu ínea y son distribuidos }' utilizados en
d ifcrenccs tejidos con fines de obcención de energía o como
clen1cncos csrrucruralcs o reguladores de las funciones bio1ó-gicas. Los macronucrientcs (hidratos de carbono. grasas y
pro ceínas) son utilizados por los tejidos canco con fines encr..
gécicos como estructurales.
El objeúvo de este capítulo es el csmdío de la uúlización
de los macronurrit"nEcs por los ccjidos, qu<' se denomina me..
tabolismo. Este término describe la suma de procesos por los
que una suscancia determinada es ucillzada por C'.I organisn10
e incluye los cambios químicos que: ocurren en las células,
por los cuales 5e obtic:nc energía para los procesos vitales, y
las actividadc:s y vías de obcención de nuevas biomoléculas
necesarias para ·el crttimicnco. el desarrollo y fa diferencia..
ción de los cC"jidos.
Los nutrientes .son necesarios para la formación de con1..
pucscos c:srruccuralcs y funcionales c:n codos 1os u:jidos.
Lis proteínas, los ácidos nucleicos, los fosfolípidos, el co1cstcrol, los glicolípidos. los glucosaminogficanos y u n nú ..
ntcro e(c\<ado de orcas moléculas orgánicas de nacuralcza ni..
Ejemplos
GlucBSa. galactosa. fructosa, ramnosa. ribesa
Lactosa, maltosa, isomaltosa. sacarosa
frucraoligo.sac.iridos. galactooligosacárldos. maltodextnnas
Almidones. glucógeno. fibra díetétiai
~unco, mtristJco. palmftrco, esteáñco
Palmitoleico, oleico
Lin·otelco, a·linolénico. araquid.ón1co. etcosapentaen.ofco.
docosahexaenoico
Elaídico. linoleico conjugada
lr~cilgliceroles
Grasas y aceites
fosfatidilcolina. rosfatidiletaoolamina, f.osfattdilioosít1dos
Esfingom:elina
Proteinas
Fosfotfptdos
Esfingoüpidos
Esteroles
Colesterol
Fitosterotes
Proteínas animales y vegetales
Vitaminas
Hidrosolubles
Tiam111a (B,I. rihoflavma (B,J. n<acma IBJ, pantmenico IB,I. ptridoXJOa
18.J. bio11na IB.l,acido fól1eo y folatos (B..l y cobalamma IS.J
Minerates
Lipasolubles
Electréhtos
Macrominerales
Oligoelementos
A.0.EyK
~a. K. Cl
Ca. P. Mq
Fe. Cu. Zo. Se. Mn. Mo. F. Cr. 1
Colesterol [de angen animaU
Esteroles (de origen vegetal!
Aminoácidos dispensables e indispensables (alifáticos neutros.,
ácidos. básicos. azufrados. arom.lticosl
Funciones " met.lbolismo de los nutrientes
crog<nada son componenle5 imponanccs de las células r los
Auidos biológicos. La diferencia entre la ingesca de nurricn ..
ces y su ulilización es lo que se denomina balance de nurricn ..
ces. odos cscos componentes qui.micos del organismo no se
encucncr.tn en un cscado csrácico. sino que son conúnua·
menee degradados. mediante reacciones cacabólicas. y sinte..
rizados dC" nuevo {recambio o llln101,er). Por otra pane. los
nurric:nrcs y los mc:tabolitos se agrupan en conjuncos dc:nominados pools~ tanto a nivel molc:cular como celular, tisular
y del organismo en su conjunto.
Los procesos mecabólicos implicados en la rotura y l.t oxi·
dación de los macronucrientes hasta agua y dióxido de car..
bono -con liberación de energia. capturada en forma de
equivalentes de reducción y de enlaces de ele\•ada energía de
hidrólisis en los denominados contpucstos "ricos en cner..
gía- se denominan vías catabólicas. Los procesos mc:cabóJi ..
cos relacionados con la síntesis d-c:- macromoléculas -como
prorcinas, glucógeno, varios tipos de lípidos y de :icidos nu·
cleicos- se denominan vías anabólicas. Ad:e-más, existen vías
que conccran el catabolismo con el anabolismo, como dccer·
mina.das cta¡r.is del ciclo del ácido cítrico, que ciencn un ca..
ráccer anfibóJico. Este c~tpíruJo ofrece una visión general de
las vías catabólicas\' anabólicas., así corno de la.s vías de cone..
xión encre ambas}; d-c:- su regulación.
-r
FUNCIONES DE LOS NUTRIENTES
Conctpto de mt!abolismo
Se conoce con el notnbrc de ntclabolismo a las cransforn12...
cioncs químicas que sufren los nucricnrcs en los tejido~ una
vez .superados los p rocesos de digestión y absorción corres·
pondic:ntes. Este metabolismo incluye reacciones de cipo
degradacivo~ que se utilizan fund.amcntalmence para obtener
energía (carabolismo). y reacciones de tipo biosintéñco, por
las que se furman diversas bíomoléculas. uúlízando parte de
esa energía (anabolismo). Hay ouo ripo de reacciones, denominadas anfibólicas. que actÚan como enlaces cnue las rea.e·
cioncs anabólicas y carabólicas, y se llevan a cabo en las en·
crucijadas del mccabolismo.
~utrientts. como combu.sllhles
meta.bolia:JS
El cuerpo humano es una máquina que necesita disponc-r de
..con1busciblc- en forma de cn:e-rgía química. Esca energía es
utilizada para el trabajo flsico, para obtener calor y mantener
así la cempi:rarura corporal. para la construcción de sus propias csrruccuras. usando para ello numerosas reacciones biosintéticas, y para transportar un elevado número de susran..
cías a través de las membran3S t'.elu1arcs. Un combustible
mecabólico puede definirse como un compuato circulance
que es mmado por los ccjidos para la producción de mcrgfa.
Exisccn dos rípos de combustibles para d organismo: cxógc•
nos. dcrívados de la ingcsra de alimmros, y endógenos, dcri·
vados dircccamencc de los alm.-.cenes cisula.rcs (como d glucógeno y los criacUgliccIOlcs) o de la oxidación incompleta de
otros combustibles (como d lactalo o los cuerpos cecónicos).
Las fuenccs de combustible contenidas en los alimcnros
son los m.1.cronucricntcs. de-nominados hidralos de carbono,
1
grasas y proteínas. Si estos compuescos se queman c:n una
bomba calorimérrica, dan lugar a la formación de dióxido de
carbono (CO.?), agua y, adcmoís, en d caso de las proteínas,
Oxidos de nitrógeno. Su combustión lambién libera calor.
De la mis.ma manera, su oxidación en el organismo humano
libera C01. agua y urca. que contiene el nirrógcno derivado
de las proteínas. Los macronucrienrcs pueden ser oxidados
sólo parcialn1cnte o ser con,~erridos c:n orras suscancias~ pero,
c:senciaJmence, b ien .son oxidados complc:can1cnce. bien son
almacenados. No obstante. la oxidación iacon1pleta de los
nurrienccs explica por qué el organí.smo humano libera al
c:xterior. en <I sudor y l~u cxcrc."tas. pequeñas cantidades de
orras suscancias. como lactato. cuc:rpos cctónicos (acC'toace ..
tato y fl.. hidroxiburiraco). an1inoácidos y ocros produccos de
su mC'cabolismo. En nutrición, resulta muv útil mantener
esca \•isión globa) de la uálización metabólic; de los nurrien ..
ces
Uls. 1
1).
Nutrientes como sil11res estructurales
En realidad, los ilime-ncos no sólo suminisrr.tn energía utUi..
zablc por el o rganismo. sino que reprcsc."ncan 12 fuente prin ...
cipal de sustancias de naruralcza csuuctural y pro\·een de
biocacaliz.adorcs preformados, necesarios p.J.ra numerosas
reacciones, canco de degradación de los nutrienccs ingeridos
como de biosíncesis de otras sustancias. Así. las proteínas
ingeridas con la dicca son la fuencc fundamcnca.I de los aminoácidos para la construcción de las proceínas corporales
propias (caps. 8. Mcrabolísmo de los amino.-ícidos, y9, Ami·
noácidos scmicsc.ncial<s v deril'ados de aminoacidosd e inrc..
rCs nutric.ional).
•
Por otra parte. los lípidos con.scitu}·cntC'S dC' los alimentos no
sólo pro\•ccn de c:nergía, sino que son la fuc::ntc de otros
compuc:sto.s estructurales. como los ácidos grasos c.scnciaJc:s
y sus dc::riY:1dos poliins:acurados~ y el colcsrerol, fundamenta·
les para la csm1ctuf2 de las membranas celulares
5.
MccaboUsmo de las lipoprorcínas;
mccabolismo ·pi ico
cisular,
Funcionc.s y mccabolismo de los :ícid~s grasos
esenciales v de sus derivados acch··os). De la misnla torma. la
glucosa d~rí•-ada de los hidmos de carbono de la dicta no
sólo .se utiliza con fines cncrgécicos. sino que S<' apro\•ccha
para la formación de numerosas c.scrucruras en bs que csci.n
implie:tdas glicoproteinas y glicolípidos, así con10 inccrmc..
diarios metabólicos. d~ gran importancia en el funcion:a..mícnro celular (cap. 3. Me<abolismo de los hidrams de car·
bono).
--
y?.:.
i·
<¡¡e(¡
,_..
ciecética
r:::::::-'
L. •u""''~ ~ daHsdratos
airoono =:
F. . . 1..1_Salancedemacronutrientes.
•
•
J
B;ises fisiológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~_____,
Por otra parte, varios elcmcncos n1incralcs conrcnidos en
los alimemos. como Ca, P, Mg, son la fueme principal de
nurricnccs cscruccuralcs de n-aruralaa inorgánica implicados
en el dc.sarroJlo y c.I manccnimicnro del rcjido óseo. así como
en la regulación de numerosas reacciones celulares en codos
los tejidos (ca~. 11, Calcio, fósforo. magnesio y ilíoor).
t\.sin1ismo, os cloc-tróliros Na, K y CI, involucrados en el
m3IltC'nimicnco de la presión osmótica celular y necesarios
en d organisn10 para el funcionamiento de codos los tejidos,
se obtienen de los alimemos
19, .MC1abolismo hidromincral: agua y clccrróliros).
os cscos minerales ingeridos en 12 dicta en cancidad('S. imporrann-s Wltbién se consi.dcran macronuuicntcs.. Orros minerales. como Fe, Zn. Cu,
Mn. Se. Co, Cr. F r l. denominados oligodememos. asf
como las vir.amin:as. se ingicrc:n con los alimcnros en pequeñas cantidades y se consideran micronucricnccs. Los oligoc~
lemencos desempeñan una función emincncc:n1enlc arruc..ruraJ par-.i n1uchas proreinas del ser humano, o cscán
implicados en la regulación de nwnerosas reacciones bioló...
gicas (caps. 22, Hierro; 23, Cobre y cinc. y 24, Selenio,
manganeso. cromo, molibdeno, yodo y otros Oflgotlemcn...
cos minorir.uios). En cuanto a las vira.mjnas. son sust.incias
de naturaleza orgánici concenidas c-n los aJimencos que, una
VC'l absorbidas }' adecuadtmenre rraruformadas nasca SU5
formas acri\'as en el interior del organisn10 humano. parrici ..
pan como biocacaliudorcs de numcrOSJ.S reacciones meta..
bólicas (caps. 14 a 18)J'• en algunos casos, modulan dirc=·
(!'!¡
mente
la cxprtsi6n
e varios grnes involucrados en d
crccimicnro y la diferenciación celular (cap. 12, Regulación
de la cxprcsjón génica mediada por vicaminas~ como 11).
Nutrientes esenciales. no esenciales
y semiesenciales
Las vías anabólicas del organismo humano no posibilitan b
síntesis de roda la amplia gama de compuestos necesarios
paril el mecabolisn10 celular norn1al. por lo que es preciso
que una partt: imporunrC' dt: ellos sea aporcada por l:a diera.
Esto ocurre no sólo con las ,·ican1inas. sino con un nún1ero
considerable de aminoácidos y con ciertos ácidos grasos {que
se analizan en dC1allc en los caps. 7 a 9). Escos nurrienres s"
denominan c:scncialcs. micnrras que aquellos para los que el
organismo posee la corrcspondienlc ví-a biosincética son los
nurric-nccs no esenciales. El hecho de que el organisn10 pue..
da sintetizar los nutricnccs no cscncialC's no excluye la rcco..mendación de que sean aportados por la dicca. En algunos
a.sos, cscos nucrienrcs se forman a parcir de otros que son
c:sccncialcs (p. ej .• la urosina de la femlalanina). Y. aunque
esto no SC"a así. el funcionan1ienco de la vía biosincécica co-rrcspondiencc supone siempre un gaseo energético .suple..
mcncario. Así. por e;cn1p1o. la glucos..'t, que es un nutriente
no esencial, puede furmarsc en d organismo a partir de los
aminoácidos. algunos de cUos esenciales, cuando no s.c apor..
ca por la diera. En el caso de la niacina. un.a vitamina, se
puede formara partir dd cripcófuno, pe-ro ésrc es un aminoacido esencial.
Se consideran con1puescos scmicscncialcs o condicional..
menee e.sc:ncialc:s aquellos que puC'den ser sintetizados en el
organismo {incluida la aportación de la microbiora inccsti·
nal). pero en cmcidadcs que pueden resultar insuficientes en
dctern1inados estados de requerimientos aumenrados (crecí~
n1ienco, embarazo. lactancia, senectud, ccc.). Se puC'dcn in..
cluir aquí algunos aminoácidos y ba.sc:s púricas, entre orros
(caps.d 9. Aminoácidos semicscncialcs y derivados de ami,.
nooci os de interés nurricional. y 1O. Ñ(ecabolisn10 de Jos
nucleóridos).
-
Fllll<:1ones específicas de los nutrientes
Hidratos de carbono
Los hidratos de carbono son los componcnrcs orgánicos más
abundanrcs de la mayor parte de los cereales. las fruLU, verduras y legumbres y los tubérculos, conuibuyendo a la tcx·
rura y el sabor de estos alimentos. Rcpracncan la fuente de
cneigía mayoricaria para el ser hun\ano. son digeridos y ah.-.
sorbidos en d imcsrino delgado y, en menor medida. algunos de ellos son fc-rmcncado.s parcialmente t"n el incarino
grueso (cap. 2, Fisiología de la digestión).
La ingcsoa de enagia debida a los hidracos de carbono
reprcsenra el 40-60 •u de la energía coca! aportada por la
dit"t<L Los hidratos de: carbono, coruumidos prcferenccmcn·
ce en forma de disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos,
son absorbidos y craruponados a lo.s rcjidos corporales con10
glucosa; é.sca coruriruyc el combUS1ible merabólico primario
para los S<.'rc.s humano.s. Alguno.s cipos de c.élulas, con10 los
eritrocitos, sólo son capaces de uciliur me combusribk. La
<abl.t l 1. muestra una lisra de los combusriblcs mcrabólicos
utilizados por difcrcmcs rcjidos y los produccos liberados. La
glucosa empicada en los rejidos derh-a de los almidones, la
sacarosa y la lactosa de la dicca. de los dcpósiros corporales
de glucógeno hepático y muscular. o de la síntesis hepárica o
renal. a partir de precursores gluconeogénicos, como el cs..
qudcro carbonado de algunos aminoacidos, d glicerol y d
lacraco: csras fucnces permiten el mantcnin1icnto de la con..
cl"ntración de glucosa en sangre dentro de límicc.s e.scrcchos.
La glucosa es d combusciblc fundamencal de la mayoría
de los r"jidos (fig. l-2). Sto meraboliza hasta piru,-ato por la
vía denominada gh1<ólisir. 3 .su va, los. tciidos aerobios con·
vierren d piruvaco en aceril-CoA. que cncra en el delo de los
ácidos tr1rarhox1Jicos para completar la oxidación hasta C01
y agua. proceso acoplado a la fosforilación oxidativa en la
que se genera adenosinrrifosfaco (ATP). la glucólisis puede
c.a.mbién ocurrir d'C forma anaerobia. en cuyo caso el produc..
ro Hnal es d laccaro.
El equilibrio encrc oxidación. biosínrcsis y almacc-nan1ien·
ro de glucosa depc-nde dd estado hormonal y nurricional de
la célula, d rcjido y d organismo. Las vías metabólicas predominanccs de la glucosa varían en diferentes cipos celulares.
dep.:ndiendo de la demanda fisiológica. Asf, d hígado dc:scmp.:ña un papel fundamcnral en la homcos=is corpor"1 de
la glucosa. En los hepacociros, la glucosa puede ser oxidada
compft:camcnce para obrcner energía, ser aln1:.tccnada en for·
n1a de glucógeno o pro\•ce:r carbonos par:i la sínresis de ácidos
grasos y aminoácidos. Además, d hígado puede liberar glucosa a parcir de glucógeno o sinrC'ázar glucosa de nol'o en condi·
ciones de hipoglucemia. Asimismo. como en otros ccjidos, el
hepacocico es capaz de oxidar glucosa para producir cquiva-
Funciont"S t metabolismo <le los nulnt>ntt.~
1
Glucosa
Cutrpos ctt6Bcos
Cor3.Zón
Ac .OOS graSGS lib<H
lnac.1lgliceroles
Glucosa
Cutrpos cttóB<os
lactato
EfltJ'tlQ;:OS
H193do
Glucosa
Glucosa
Ac1dos graSGS ~lites
Gllctrol
Lactato
Alcohol
Am.noac dos
Dieta
H dratos de carbono
- Gl
Combu1t1bls Uberlido
Cereb<O
l
ucosa - - - - - - - G•""'~
GL
fasfa:os
l
U<taca
Gl<lcosa
Lectato llaS<
Y~:le i..
pemosas.foS&os
r
fusta:os
Tricsa- _ _ __..__ __
absortr.•I
Tnacilgb<enüs
Cutr¡>as cot;nl(os
1
{pamalmtntt)
lntesLno
delgado
Vú-scuto
esquelébco
Riñón
Tejido adiposo
a
Glucosa
Glucosa
At1dos gras.os hbrts
Tnat1l9l6ctrolts
Am noac1dos. dt cadena
ram1hcada
Glucosa
Át1dos grasos librts
Cuerpos ctlómcos
lactato
Glulamina
Lectoto
Alan1M
Glucosa
Glulam na
amtn0.ic1
Otros
C)j
Glucosa
Tnacilglictrolts
Arn.noactdos
l¡>dos
G(utenuna
Glucosa (sólo en
ayuno prolongado)
t...ctato
Glicerol
.4(1dos grasos Lb~s
kmes de rcducc1on (N:\Dl'H l v 11bo>.. ~ fo.fato, empicado,
pan U bioSJntcsis de otr;;u b1omole..uW ~·.en p.Jn1cul.tr. p;ir;i
Lt sintcsi.s de .icidID nucleico). Otro) te11Jo~. como el .idtpo-so. d musculo cuduco y oquckti.;o ,. d <erebro. rc>ponden
Lu concentraciones plunU.uc.u de gluc..~ .thcrJndo \U u~
incemo. pero no contnbu,-cn a. U honl<C))l;l.Sl) corpor.al de b
glucosa hbcundo g.luco,.. •t. »ngre. Los mu.culos urdúco
~· oquclroco pueden oxiJ.u complcc.unentc t. glucosa o >I·
nuccnarb en forma de gluco¡;cno.
En d coruon, d meuhol1>mo Je t. glu'°"" e< sicmprc
aerobio. mtcntr.as que el mwculo csquclC11e,;o. en cond1c..10·
ncs de aporte msullacntc de ox1g<no por pcriodo. l1m11ados
de tiempo. puede c.unb1én oxiJ.u t. g.lu'°"" Je forma •nx·
robía I<>¡>. _11. Rd.mone> mcubólu;~ rnulJr<> en el cído de
ayuno y-rc:ilimcnucionl. En el 1e1iJo adiposo. t. glucOSl
puede ser degradad. p.uci.Jinenic para proveer glicerol, nccc:sario f><U'.1 la sintc:su de cr1ac1lg.l1ccrolcs. u oxid.ida 1or.tlmcntc v pro,·ccr unidades de Jos urbono. (2cc11I Co:\),
para l..t s1nrcsLS de acido.s gl".uos. l:n condiciones de ncccs1r
dad de cn<r5Ja. d «11do •d1po>0 pu«lc liberar rnmbuníble
mecaból1co en forma de acidos grMOS libres '-'r~ulanrcs en el
torrente sanguíneo. El cerebro es dcpcndu:ntc Jcl <UnlinL" ·
ero concinuo de glucosa, que es c-.;ipJX de oxidJr complcrJ·
menee hast~ C02 y agua. Por ocr;a p.1rre, lo" eritrocitos uc·
nen una capacidad lim1tacl• de oxiJ.r gh1<0<>. y:i que no
tienen mhocondn.u, pero la obtcnt:1ón de energía depende
.t
·l Esqu•ma general de\ metabolismo de los hidratos d•
carbono ae la dieta (no se muestra la 9tucontogfnes1sl.
,_..
cxclusÍ\"3.Jllcntc de ese combustible mctoi.bólico. oxid.indol.J
pJrcialmcntc ha.su lxtato ,;a glucOlisis. Otrli células opc·
ci.tlilldas. como bs células de La córnC1. d cnst•lino. t. rell ·
na, los leucocitos. bs cdulas testiculares ,. l.s cdul'" de b
médub ...,na), son emincmcmeme glucoliÍi<.., (~, Re·
ltc1oncs mcubólic:as tisuhrcs en d ciclo de .t\"Uno r rc-.ili·
mcntaáón 1. La glucosa umbiCn sirYe como ~olécub pre·
cursor:i p.tn La síntesis de los resumes h1dr.uos de cubano
consmu\Tntcs de g.lícoprotcuus. proccog.l1anos \' gli<olip1·
dos corpor:ilcs. Esas biomolécul.u compkµs son compo·
nen<cs imporumcs de los iluidos corpor.ks. t. m.unz Je lo>
«11dos. bs membr.uus y
superficies cdubrcs (~,
Rclxioncs. mcubólicas tisulara en el ciclo de .tvunov;:c:¡¡¡ ~
mC'ntación ).
w
lípidos
Los !Jpidos de la dicu ocin consatuidos nuyoriu.r1<J.n1cnte
por rriacílghccrolcs (gra<as) y pequeñas canud.dc. de otros
lipidos complejos, como fosfolípidos, colesterol y otro) t:Onl•
ponentes núnoritarios (ceras. gLcohp1dos. vit.;am1nas lipo'\o ..
lublcs. etc.). las funciones más imponantcs de los lípídos Je
la dicta son sc:n;r de fuente de energía mct<J.bolíca, pro' cc-r Je
clcn1cnros cstrucrurales para las mcmbrJJlilS ccluJarc), i.cn•ir
como fucnlc de agentes cmulsionanccs -p01r11 la prop1¡ Jbsor·
ción de los criacilglíccrolcs, y como lubricmtcs de l;u superfl
•
J
Bases fisiológicas " bioquímicas de la nutrición
cíes corporales-, servir de vehículo para el cransponc de vica..
minas liposolublcs (A, D. E y K) y actuar como precursores
de hormonas y de orras moléculas de señalización celular.
Est.ts funciones requieren diferentes clases de lípidos, que difieren ampliamente en su esuuctura (t~s. 6, ~1ecabolismo
lipídico risul.ar. y!.: Funciones y meta isn10 de los ácidos
grasos c.scncialcs y de sus derivados acrivos). Los lípidos en
forma dC" criacilglicC"rolcs desc:-mpcñan una función crírica en
el mccabolisn10 como susrancias fundamcncales para el alma..
ccnarnienco de energía en el organismo. i\lrcdedor del 85 °b
de la energía alm:icc-nada en un aduleo \"arÓn esci c-n forma de
criacilgliccrolcs en d 1<jido adiposo. La grasa de la dieia supone una fornta concencr.tda de energía. Por ejemplo, la grasa
de la leche n1atcm:a es la fuencc- n1ás imponancc de cnergia
para el recién nacido. alcanzando el 55 °o de- la energía cocal
de la dieca. En cl aduleo. d consumo de gr= oscila entre d
35 y 45 ° o de b energía roral consumida diariamente; un
aduleo sano en equüibrio rnecabólico consume alrededor de
80- 100 g de grasa al día, equivalentes a 700-900 kcal. Cuan·
do cl concenido calórico de la dieu excede los requerimientos
energéticos inmediatos del iadividuo, los hidraros de carbono. y en menor medida los aminoácidos. pueden ser transfor·
mados en ácidos grasos y cstcrificados con glicerol para formar rriacügliccroles. Estos rcprcscncan una forma muy
cficicnce de almacenar energía. ya que s.u valor energético es
alrededor de 9 kcallg, frenrc a lo.s hidracos de carbono y a las
rocdnas. cuyo \'alor energético es sólo de 4 kcal/g. Además,
os criacilglicerolcs pueden alnuccnarse en un estado rebúva.
mente anhidro. requiriendo 1 g de agua por gramo de rriacil·
glicerol. mienrras que d glucógeno y lac; proteínas necesitan
4 s de agua por gramo de sustancia seci para rnanccncr un
c:.rado de hidracación adecuado.
Las fuenrcs de ácidos grasos de cadena larga son los lípi·
dos de la dicca o b síntesis de TIOl'O (/ipoginesis} a parcir de
acctil·CoA, derivado de los hidmos de carbono o los ami·
noácidos. Los ácidos grasos pueden ser oxidados hasta acecíl·
CoA ({3-oxülació11) o ser cs<crificados con glicerol para formar rriacilglicerolcs. los cuales rcprcsent.an la mayor reserva
energética dcl organim10. El acccil-CoA puede ccncr rrcs
destinos ffig. 1 ·31 : a} como producto de la glucólisis, ser
oxidado hast.t co~ y agua, vía ciclo de los ácidos cricarboxilicos: b) ser precursor de colesterol y ocros cs1<roides (hor·
monas, ácidos biliares. err.). y e} en d hígado. ser utilizado
para formar compuestos cccónicos. combustibles in1portan ..
ces en fases de ayuno prolongado
El principal papel c:suucmral de los lípidos es conrribuir
al mantenimiento de la csrructura de la n1c-mbran:a plasm.Í-···
rica y las membranas subcelulara. los con1poncntcs funda..
mcncalcs de las membranas celulares son fosfolípidos, glicolípidos y colcsrcrol, cuyas proporciones \"arÍan según el cipo
cdubr y de membrana.
Los lípidos rambién desempeñan una función importan·
ce en la lubricación y d acondicionamiento de las superficies
corporales. La mayoría de las glándulas sebáceas, que segregan un líquido compucsro por rriacilglicerolcs, cscualcno y
ceras. cscin situadas en la piel y las mucosas de los orificios
exccrnos corporales.
Los lípidos desempeñan importantes funciones de señalización. canto en el c:xcerior como en el interior de las células
r.
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CctoséneSI!.
Flt«• t·l. Esquema general del m•tabolismo de los lip1das de la
dieta.
(caps. 3, Comun.iación intercc-lul:ir: hormonas. c-icosanoi...
des, factores de crecimiento y citoquinas~ y 4. Señalización
incracdubr. como 1O. Las hormonas csreroidcas v la vi camina D son derivados del colesterol que interYicne;. en nun1c-..
rosas vías de señalización excracclular. Los eicosanoidcs, de-..
rivados de los ácidos grasos poliinsarurados de cadena larga,
y d fanor acrivador de las plaquetas. derivado dd ácido ara·
quidónico, son ran1bién importantes suscancias en los procc-..
sos de señalización atracelular. Por ocra parte, en el inccrior
de las células, los diacilgliceroles y ciertas moléculas deriva·
das de los fosfolípidos y los esfingolípidos cscán implicados
en la transn1isión de señales desde la mtn1brana plasrnácica
hasta enzin1as citosólic:as, comparrimcncos celulares y pro·
teínas que regulan la expresión de genes en c.I núcleo.
Proteínas y otros componentes nitrogenados
de los alimentos
Los alimcncos conricnen diversos con1pucscos de naruralC"Za
nicrogC"nada. entre los cuales se encuentran proteínas. ácidos
nucleicos., aminoácidos libres y otros con1pucstos minorita..
rios, muchos de los cuales contribuyC"n a su sabor. Enuc to-dos esos con1pucstos, las proccínas son. con dikrcncia, los
nutrientes más in1portancc-s.
La protC"Ína de la dicta es necesaria no sólo para d mantc·
nimiroto de" la proteína corporal. sino imprescindible para el
incremento de la proteína corporal asociada al crecimiento.
Si se limita la ingcsta cncrgécica o la protC"ina. se produce un
reuaso en el crecimiento. En el adulro. una ingc:sca adecuada
de pro1eínas mantiene la m-asa corporal proteica y la capaci..
dad de adapración a difcremc.s condiciones mrtabólicas y
ambientales. La pérdida de proteínas corporales se asocia a
numerosas enfermedades y a un aumento de la monalidad.
Cuando las pérdidis de proteínas son superiores al 30 •o dd
toral dC' la proteína corporal. la proporción de supervivencia
Funciones \. met.lbolismo de los nutrientes
disminuye basta el 20 % (cap. l, Dcsnucrición por ddicien·
cía de cné'rgÍ2 y nucricnrcs, romo \ 1 ).
La procC'Ína supone. aproximadam<ntc. el 1- ºó de la
masa corporal. Las proteínas d.c:.scn1pcñan funciones cstruc..
rurales (colágenos), facifüan la movilidid (accina y miosina
en la contracción n1uscular). inccrvicncn en d transporte de
numerosas sustand.is en los fluidos corporales (hemoglobi·
na. transfcrrina. cc-ruloplasmina, cte.) y, a través d.c las mcm·
branas (sistemas de rransporcc), intervienen como biocat3li ..
zadorcs en nun1crosas reacciones biológicas (enzimas}, par·
ricipan cn la regulación del sisccma inn1unirario {inmun°'"
globulinas y cicoquinas) y ac1(1an como reguladores en nu..
mcrosos procesos de crccimicnco. desarrollo y diferenciación
cclu!Jr (factores de crecimiento, factores de cran.scripción,
ecc.). Aunque la diversidad funcional de las proccínas es
cnormc. aproxinu.damcncc una cuarta parte de las proteínas
corporales csd formada por las proccinas cscruccuralcs (colágenos, accina y miosina) y por la hen1oglobina. proteína CS·
pccializada en el cransponc de oxígeno.
La proteína corporal está discribuida en todos los órganos.. con una parte mayoritaria en el tejido muscular (alrcdc ...
dor del 40 %). Las proccinas del músculo, adcm:ís de servir
para la locomoción y el esfuerzo, también son la fucnce de
aminoácidos en siruacioncs de escrés. No obscanre, la proceina n1uscular no es un dcpósi10 como el glucógeno o la grasa,
ya que su pérdida representa una pérdidi de proccína funcionaL L3 p ro1eína conrenida en los cejidos viscerales, como
c:I hígado y c:I intestino, reprcsC"nca, aproximadamente, el
l O O.ti dd tota1 corporal y no se moviliza en siruacion~ de
estrés. al contrario de lo que ocurre con la proteina muscu·
lar, con objeto de preservar sus funciones virales.
Orra fracción imporun1c de la proteina, aproximadamcncc un 30 °o, csrá conrcnida en la sangre y la piel. Algu·
nas proteínas cstruccura1cs. con10 el colágeno, se presc:n-an
en situaciones de desnutrición, no a causa de su función
esencial, sino precisamente para prcsen'ar la cscructura cor·
poral de manera que no resulrc degradada.
Las proteínas y los amino:iddos son suscancias únicas en
cuanco 2 la proporción de nirrógc-no. Los ácidos nucleicos y
otros compuescos. como los aminoazúcarcs. son c:ambién
suscancias nirrogenadas. pero su conccnido nitrogenado es
muy inferior (cap. 1O, Metabolismo de los núclcoridos). Lis
pro1eínas tienen un con1enido medio de nitrógeno dcl 16 %
(factor de conversión de nicrógcno • protcím 100/16 =
6.25). Dado que d nicrógeno es relarivamcnrc fácil de medir. los cambios en la masa proceica corporal pueden csri-marse por la diferencia cnrrc la ingcsc:a de nirrógeno en la
dicca y la cancidad de nirrógc:no excretada. ,.-\ esca diferencia
se La conoce como babnce nicrogcnado. Cuando éste es po-sici'vo. existe crccin1ienro tisular nero; cuando la excreción es
superior a la ingcst.a. como ocurre en el ayuno o en s.i1uacio-nes de enfcrmedid. hay pérdidi de prorcína corporal
Los aminoácidos se requieren para la sínccsis proteica.
Algunos deben suminlscrarse obligacoriamentt' con la dieca
(aminoácidos esenciales o indispensables), porque no pueden ser sin1e1izados por el organismo hun1ano. Los demás se
consideran no esenciales o dispensables, ya que pueden ser
sinterizados por el organismo, a panir de los gnapos amino
de otros aminoácidos mediante procesos de rransm11inación.
1
Dieta
Proteínas
.
Prote1nas _
}
Aminoacicei _
Derivados n uogenados
no Pfote~ccs.
CONA, RNA, "'erm. etc.l
tis1.tlares
Transam1nactór?
1
GlutamaU>
1
l
Acetil·CoA
ce~rcos
glutamina
1
Amonio
J
cu..pos
1
fipn 1.,¡,_ Esquema general del metaoo!Jsmo de las proteínas procedentes de la dieta.
aunque la n1ayoria de ellos son aponados ran1bié:n por la
dicca. Después de la desa111inació11, el nirrog¿no de los ami ..
noácidos se conviene en urca en un proceso acoplado con el
ciclo de los :leidos cricarboxílicos. El esquclcco carbonado de
los aminoácidos puede ser oxidado hasca CQ! }'agua en C'Ste
último, servir para la síncc.sis de glucosa (gl11roneogintsis) o
fom1ar cuerpos cecónicos o aceúl...CoA. que puede ucilizarsc
para b síntesis de ácidos grasos. ¿-\lgunos aminoácidos pue..
den servir como precursores de otros compuestos niuogcnados. por ejemplo, purinas y pirimidin:a. hormonas~ como la
adrenalina, y neurocransmisorcs (fig. 1 í).
Al contrario de lo que ocurre con las proleÍnas, los ácidos
nucleicos concenidos en la dieca rcprese:n1an una fracción
pequeña del nicrógcno •oral ingerido (300-500 mg/día de
bases púricasy, aproxin1adamente, la misma cantidad de~­
ses pirin1idínicas). los ácidos nucleicos no se consjdaan
macronurricn1cs en scnrido csrñcco, ya que en gran meruda
son anecabolizados en el inccscino y no se utilizan como
combustibles mccabólicos. No obscance, una parle muy significariva de los nuclcósidos y las bases procedenrcs de la
hidrólisis de los ácidos nucleicos. junco con pequeñas cantidades de nudeósidos procedentes de nuclcóridos libres pre·
sc-ntes en los alimen1os, son absorbidos por d incescino~ djs...
cribuidos a otros tejidos y uciliz:.tdos metabólicamcnte para
la biosíntcsis de nuevos nucleó1idos..
En los últimos 25 años se han obccnido evidencias de
funciones imponanrcs para los nucleóridos de Lt diera, cspc·
cialmence como moduladores del mccabolismo üpídico. en
la proliferación y reparación cisular y en la modulación dd
sistema inmunicario (cap. 1O, l\frc;¡bolismo de los nuclcóti·
dos, ton10 1, y cap. 35. Nucrición e inmunidad en el estado
de salud, como IV).
Vitaminas
Las ,·icaminas se: definen como compucslos orgánicos que C'S
necesario ingerir con la dieca en pc:queñas cantidades para
•
•
manccncr las funciones corplralCS fundamcn calcs (crcci~
m ienro. desarrollo, mecabolismo e imegridad celular). EsL~
definición dis1inguc las vicaminas dc: los macronurricnrcs. ya
que no son carabolizadas para obtener energía y no se urilizan p.lr<l propósicos csrructuralc.s~ por lo CUlto, las vitaminas
se necesitan en canridadc.s mucho más pequeñas que los hi ..
dratos de carbono. los lipidos y bs protcinas. Las vitaminas
se distinguen de los n1incra1cs. que también se requieren en
canridadcs menores q ue los nurricnccs urilii.ados con fines
l"ncrgécicos, por su naruralaa orginica. frcnrc a la inorgáni·
a de los minerales.
Los efectos curaávos de ciertos alimentos se conocen
desde la antigüedad; asi. d h ígado de animales er• recomen·
dado por los egipcios para la curación de la ceguera nocrur·
na: hace casi eres siglos se clcscubriO e l cfCcto de los frutos
cicricos en el escorbuto. y hace un siglo y medio el cJCcco de
la carne. la leche y las verduras en la erradicación dd bcri·
bcri dc los marineros japoneses.. alimentados en gran medida a base de arroz descascarillado. Durante d siglo xx se
aislaron. iden tificaron y sintetizaron 13 vicamin:as, y S<' de·
terminO su n1ecanismo de acción , aunque para algunas de
ellas cxi.sten lagunas sobrc su actuación en procesos b iológi·
cos c:spccífic.os.
Las \'Ítaminas incluyen ocho sustancias del denominado
complejo B (úamina [B,], ribollavina [Bi]. niacina [B3], ácido pamoténico [B;), piridorina [B.J, bioúna [B,]. fola<o
[B,] y cobalamina [Bd). la vitamina c o ácido ascórbico, y
las vitaminas lipo.solublc. A. D, E y K. Acrnalmenre. tarn·
bién se inc)u\."C como vitamina h idrosoluble a la colina. AJ...
gunas de cll~ no son cscricumen te esenciales; así. Ja viran1i...
na D n sintetizada por la pid expuesta a la luz solar. y la
n iacina se sintctfza a partir de uiptófuno. Asimismo, la coli...
na en parce puede ser sinreázada por e1 organismo. La mayor
par1e de ellas no .se relacionan quinticamenre y difieren cn
sus fu nciones biológicas (~. Vitan1inas con función
antioxidante [vitaminas C fEJ. f !8, Vit:tmina D).
Todas las vitaminas B, la C r raT< reducida se requieren
como cocnzimas o como componentes de coenzinus y par..
cicipan en nun1erosas rcaccioncs metabólicas. Las ocra.s fun..
ciones de las vitaminas son más variadas~ La vitamina Des el
precursor dd l.25-dihidroxicolccalciferol, u n compuesto
esencial en d dcs."rollo y la modelado dd tejido óseo y en
numerosas funciones cclularcs de ocro.s ccjidos.
Li vit.tmina A se requiere para la fum12ción del ácido
todo-"am-retinoico, que regula la p roliferación y clifaen·
ciación de varios tejidos, y en la forma de 1 1---ris...rcónal actÚa
como pign1enco visual. La viramina E acnia como un anciox.idance lipídico y la \'Ítamina e como un ancioxidantc en
sistcm.u hidro61icos~
Minerales
De entre Jos aproximadantencc 90 elemcncos ntincralcs que
se cncuént.ran de forma na1ural en la na1uralcza, 12 parecen
ser esenciales para el ser humano. Los minera.les se requieren
en cantidades rclacivamcntc pcqucñas y para fu nciones muy
especializadas. No obs<ame, algunos de ellos. considerados
como macrodememos (Ca, P. Mg. :>la. K, CI y S). se necesitan en canridadcs diarias superiora a l 00 rng en C'I adulto.
Los rcqucrimicncos de S se sacisfaccn a cravés de Ja ingcsta de
aminoácidos azufrados, de ahí que no se considere usual..
n1ence con los elementos nlincralcs. Los microclcmcntos u
oligodememos pueden clasificarse en dos grupos: los de·
mcn1os traza. que se ncccsitan en cancidadcs que oscilan en..
tre 1 y l 00 n1gldia, y los c)en1cntos u ltra traza. cuy·a jngesca
diaria cs jnferior a 1 mg. Los elen1encos craza incluycn Fe~
Z n. Mn. C u v F, v los elementos ulrrnrraza, Se, Mo, l. Cr. B
y Co. Existe~ cie~ evidC"ncias, obcenidas en cscudios expc..
rimenralcs e n animales, d.:- que los nlecales As. Ni, V y Si
pueden scr necesarios para 2lgunas funciones fisiológicas,
aunque no se ha dc-n1osrrado que sc:an esenciales para la e.s..
pccic humana.
Los minerales descn1pcñan una serie variad3 de- funciones
en d organismo (caps. 19 a 24). El depósito de Ca. P. Mg y
F c:n l_a hidroxiap.itica es esencial para b formación de hueso.
As1m1smo, el Ca es fundan1cncal en el p roceso de co:aguJa...
ción sanguínea y se considera un importancc segundo men..
sajero en la comurúcación celular. El Na, d K y d CI. asi
como el Ca. d Mg, d sulfato y d fosfato. son importantes
clecrrOlicos implicados en el equilibrio iónico y osn1ótico y
en los gradientes eléctricos..
~iucbos de los oligoclcmc-ntos se encuentran asoch1dos
a e nzimas y a ouas proteínas., en las cuala estos n1eralc-s
actúan como demcntos cscrucrurales o cacalícicos. Ejenlplos de escas asociaciones .se dan con el Zn, que contribuye
al mancenimJi:·nco de la csrn1ccura ccrciaria de varias c nzí..
nlaS y fuctores de transcripción génici, con e l Fc: en e l n1an...
tenimicnto de la csrrucrura de la n1ioglobina, la hemog)o.
bina y varios cicocromos, con cl Cu en el manccnimicnco
de la esrrucrura de citocromos y de la supcrOxido disn1uta·
sa y con el Se como clcmenco catalítico de la glucatión pe...
roxidasa.
Algunos minerales .se ncccsiran para la sínccsis de com..
puestos cs¡xcializados.1 como el ) para las hom1onas tiroi.dcas, <1 Se para la sclenocisteína en la sínrcsis de las scleno.
prorclnas, y el ~fo para la síntcsis de un cofaccor orgánico
necesario e n varias enzimas de los mamíferos.
Equilibrio y balance de nutrientes
El pacrón de ingcsra cncrgérica a ua\•és de lo.s alln1encos en
el ser humano es esporádico, ya que se toman cantidades
d iscretas de éstos, que se digieren, se absorben y se distribu·
yen por la circulación sanguínea en períodos concretos. Por
lo canto, el organismo debe sc.r capaz de con1JI los n1acronu·
rricnccs y almacenarlos. al n1cnos e n pane. y oxidarlos cuan..
do sea necesario. E.seo requiere n1ccanismos precisos de rcgu...
lac:ión del suminisuo de combustible, ya que, al contrario de
lo que ocurre con una máquina simplc, en el ser b un1ano
existcn varios tipos de combustible y cada órgano o eejido no
uriliza los mismos.
:>lo todos los combustibles metabólicos escin disponibles
.U mismo tiempo para los tejidos, y la utilización de combUY
tibies exógenos o endógenos debe estar equilibrada y regulada para manccner el buen funcionamicnco dd or~nismo u
homcosrasis. Los combustibles mayorif".uios en cl organismo
h umano son la glucosa, los ácidos grasos, los aminoácidos y
los cucrpos cccónicos, aunque el laccato, e l glicerol y el aleo-
Funciones \' met.lbolismo de los nutrientes
hol pueden «:r cambién fueme de energía para algunos teji·
dos cn dcrcrminadas circurulancias ( u.hl.a 1-21.
Cuando el alimcn[O es abundante. la energía que excede:
a las necesidades acrualcs se almacena en forma de glucógc·
no y de trucüglicerolcs (grasa). Cuando no ai«e disponibilidad de alrmemos, la energía almacenada es uálizada para
saá.sfuccr las ncccsjdadcs pn:.s<ntcs. de m-ancra que debe
cumplirse la siguiente ecuación:
e,...
Dcposn os de
cncrgLl corponl
cncrgitico
F..sc:a ecuación responde al concepto de ~quilibrio Je 1t11 ..
trientes, también denominado bal-inct tle 11u"ien1es trrg. J 1 ).
E.I equilibrio cero indica que el apone de energía derivada de
los nutrientes cst.Í cquilibr~tdo con su uriliución y que los
depósitos corporales permanecen conscames. E.I balance posici\'o ocurre cuando la ingcsta excede: al cn1plco, y el aln1a..
cén se expande-: por el contrario, el balance es negativo cuan..
do 12 utilización c-ncrgérici c.s m:ayor que el aporte, y los
depósitos comienzan a vaciarse, lle&1.ndo inc1u.so a la dcpfc . .
ción con1plcla.
En relación con el rnclabolismo de los macronucricnccs.
el concepto de equilibrio o balance se aplica cspccialmenre a
las proteínas y la energía. Sin embargo. la consideración del
equilibrio aplie:tdo a cada uno de los macronuuicnres por
scpar.tdo es n1uy úril en condiciones de composición altera...
da de la dicta, por ejemplo, en sicuacioncs de urilización de
die-las con bajo contenido de grasa o de hidra.ros de carbono
!tabú 1 .l>.
El balance no sólo es una función de b ingcsta de nutnentcs, sino también de bs pérdidas provocadas por d me ..
tabolismo. E.! equilibrio positivo de grasa es debido a una
ing<sta cxccsh--a de energía con relación al gaseo durante pe. .
ríodos relarivam.cnt< largos, y el ~lance negaúvo ocurre
cuando, de forma ddib<rada, la ingcsu se mantiene por debajo del g;isco energécico. Sin embargo, el equilibrio de nu·
criemcs puede ser dirigido por reguladores merabólicos,
como hormonas y Óloquinas. Por ejemplo. la secreción de
hom1ona del cr~cimicnto durante la infancia y la niña ase..
gura un balance positivo de energía y de nurrienccs. Durante
c:-1 en1bara.zo. un variado número dc hormonas conducen al
balance posiúYo de rodos los nutñcnra a cravé:s del aumcnro
de los depósitos placentarios. fcrales y maremos (cap. 13,
Crcclmienco v dcsanollo del niño. tomo fV).
El equüib~io de nurriemes no es ilgo que deba considera.ne en rérminos de plazos cortos de ácmpo. Después de
cada comida. se produce un almaccnam.ienco de los nucrien...
T.1hta 1.. 3.
~Jnuc1natnlento a.~
Ma(ronutrit'nte-
Glucidos
Grasa
Proteina
1
tes absorbidos (rriacilglicerolcs en el cejido adiporo o glucógeno en el hígado y el músculo) o un cese en la pérdida de
nucriemcs almacenados (hidrólisis de los criacilgliceroles del
ccjido adiposo hasta ácidos grasos no esccrificados o con\•cr..
sión de arninoácidos hasta glucosa vía gluconcogéncsis)
5. Mccabolismo de las lipoprotcínas;~ Mecabolismo
lip1 ico ásular, y 8, Mecabolismo de los aminoácidos). A
medida que el pcñodo posprandial avanza, los nutáemcs almacenados comienzan a ser utilizados. Cuando el balance sc
mide en períodos su.flcicnccmcntc largos. lo cual \'aria para
cada uno de los nucriemcs, es cuando se puede hablar de
equilibrio o de balance positivo o negativo de nurricntcs.
La 6gnra 1-S mucscra la utilización global de los macronutñcn1cs por d org.anisn10 humano en un varón de 70 kg
de peso que ingiere 2.500 kcal/dia.
(c}f;j"
Recambio metabólico de los nutrtentes
Aunque la composición corporal pueda parecer consrancc,
ello no significa que las pactes constiruycnccs permanezcan
csciricas. De hecho, la mayoria de los susrracos metabólicos
cscin siendo concinuamcntC' utilizados y recmplazados (rc..Clmbio o t11r1tal'rr). Escc proceso de recambio se ilustra al
considerar el mcrabolisn10 proceico corporal (cap. /, Sínce ...
sis. degradación y rccambio de las proceírus.. como lf). La
ingesta proccica diaria de un adulto oscila enrre 50 y 100 g )'
Ja proporción de excreción urinaria de nicrógeno equilibra la
ingcsc.t proteica. Sin embargo, la proporción de prorcína de..
gradada. medida isocópicameme, es del orden de 350 g. E.sto
se equilibra con una síntesis diaria de prorcína equivalencc a
panjr de aminoácidos preexistentes derivados de la dc:gradación (recambio), más que a partir de: la síntesis de 1101..to a
parcir de an1inoácidos de la dicta.
El recambio n1C'tahólico ocurre can1bién con orros nu·
trientes. como la glucosa, cuyo concenido en sangre pcrma..
ncce relativamente constante y en equilibrio a rravés de la
síntesis hepática y la utilizaciOn por orcos rcjidos.
El concepto de rccan1hio puede: aplicarse a \-arios niveles
demro del organismo (molecular, celular. tejidos, órganos y
corporal). Así, la concentración de con1puacos ricos en
energía, cspccialmeme adenosimrifosF.uo (ATP) (v. Com·
puestos o:ricos en energía• . n1ás adelante). se mancienc prác..
cicamcnrc conscancc dcnrro de cada célula a cra\·és del equi ..
librio c.ntre síntesis e hidrólisis.
Por ocra panc, dencro de cada rejido u órg.ino existe un
rccan1bio continuo de células. Algunas de eHas áencn una
vida media larga, con10 los c-riuocico.s ( 110 días). mientras
que ocras tienen una vida media de sólo S.. JO días. como has
n1acrcn11trten1E'!t en relación .a l:a t:'1Cj4P'sta d1;u Jil
Cannd•d carpo~l
Encr9ia
IMJI
IJ¡gl
corpo~l
0,5
8,5
550
200
12-tS
t2
Nº dils para agotar
el depó~rto
lnge5ta diaria
lgl
t
300
60
56
too
too
0.7
<
1201
o.a
Para el nU:mero "-' du.s necesarios para agotar et dapostto se ha consteerado 1.1n gasto er.ergebt.o Gi.a!":o de 10 MJ. La ofra entre parenicSts hau referencia a q"tt.e
la protelDa ne sruede sauslacer por s1 sola las ni?<esidades energeticas
•
-
--
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-
,,_,
J
Bases fisiológicas y bioquimtcas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
lngesta de nutriente5
Gr"'°'
100 gldia
Hidratos de carbono
300 g.'d!a
Proteinas
lOO gldía
relaciona necaaria.menrc con el l.a.maño de un pool n1ectbólico o con una vía decenninada. Por ejemplo, la membrana
celular tiene varios ápos de fosfolípidos. cada uno de los
cuales tiene un perfil de ácidos grasos difcrcncc y la proeor·
ción de ácido araquidónico que se rec.ambia en cada fostoÜ·
pido e.s cambién diferente.
Consumo de oxig-eno
500 r/dia
Oxlgeno
l"lols de nutrientes y ft'lelabolltos
Un aspecto irnponante del mecaboJismo e.s que los nutrien..
tes y mcrabolitos están presentes en ...--arios pooú en el orga..
nis-n10. AJ niv<'I mássin1plc, para un metabolito dado a:iscen
tres poolr. precursor, funcional y de alm-acenamjenco. La fi.
Metabolismo
gma 1-6 mucsua los tipos de pools de nuaienn:s ¡•de meta·
Utiltzac1ón corpotal
bolitos en d organismo humano.
El pool precursor provee el sustrato a partir dd cual se
puede sinretizar un nulricnre o metaholico. Por ejemplo, en
de macronutrrentes
tªP·
relación con la .sintesis de los eicosanoidcs
7. Funciones
y metabolismo tic los ácidos grasos c:srnci es y de sus dcñ·
vados acávos), los ácidos gr.asos acncialc.s linoleico y linolé·
nico. pro\'cnicnces a:clwi\':lmc.nte de la diera, repre5rntan el
Productos de excreción
C()i
Urea y amonio
450 gil dia
l5 g Nidia
A.,"1.Ja
320 gldja
fttun 1-i . Urilrzacjóngltlbat de los macronutrientes por et organismo humano. Las cifras se refieren a un varón de 70 kg de peso queingiere 2.500 kcal/día.
pool precursor para los ácidos grasos polünsarurados de c.adc·
na larga. prescnu:s en cancidadcs rclariv.imcnce elcv·adas en
tas membranas cduLircs. El pool funcional para la síntesis de
eicosanoidcs lo consriruycn los ácidos cicos.iuimoico. ara..
quidónico e eicosapcnca~noico libcr.idos tic los fosfolípidos
de las membranas mcdhlncc c.I c.sómulo de un-a señal cxua..
celular. que descncadcnaría la formación de cicosanoidcs al
acri"ar.sc la cidooxígcn.ua, una enzima clave en d proceso.
El pool de almacenamiento csraría Kprcscntado por el con..
tenido de dichos ácidos grasos en los fosfolípidos de las
plaqueras. Lt principal v.-ncaja de c.ue proc= de recambio
es que eJ organismo es capaz de responder r.ípidamenlC' a los
n1embranas.
No codos los nurric:nccs disponen de cscos eres cipos de
can1bios de estado mcrabólico. Jlccrando tanto la síntesis
como la degradación para conseguir la respuesta necesaria.
Como consecuencia d.c este proceso de recambio existe un
coste elevado de cnergía para mantC'ner el proceso continuo
de síntesis de macron1olécu)as~ además, la posible a.Iteración
cncrc las proporciones de sínrcsis y de dcgradación puede
conducir a la disfunción orgánica.
Por otra parre. las consecuencias de la reducción en la
síntesis de sustratos varía dependiendo de la \•ida media de
pool. Así, los nurricn1es c.scncialcs y los minerales y oligoelementos no disponen de un pool precursor, ya que neccsa..
riamcnre d.ebcn ser ingeridos con la diera. Sin embargo. mu..
chos de ellos disponen de poo/.s de almacenamicnro. lo que
explica que estos compuestos no disminuyan su conccnrra...
ción en el plasma sanguineo por c.I ayuno.
Orro tj<:mplo de cómo d concepro de los pools avuda a
comprender la nutrición
y el metabolismo es el pool in trace·
lular de aminoácidos. Éue es d pool funcional a partir del
las prorcinas. muy •-ariablc, ya que depende fundamcmal·
cual
menee de la propia secuencia de aminoácidos y de la regula..
ciOn de la expresiOn génica.
pool va disminuyendo, debe ir tdknándosc o la sínccsis de
Flujo de nutrientes a lraves de las v1as metabólicas
El flujo de un nurric:nte J. rravés de una vía metabólica supo,..
ne una n1edida de la actividad de dicha \'Ía. Por c-jcrnplo, si
se considera el !lujo de glucosa desde la sangre hasta los ccji·
S<'
sinterizan las proreinas en un,;i célula: conforme este
prordnas cesaría. Para dio, además dd flujo de cncrada de
an1inOOcidos desd<' el cxcerior celular, existe u.na rasa consi..
dcra.ble de degradación de proceinas que permite sun1inistr.a.r
amino.:icidos. cspccia.ln1enre esenciales. en C3llúdadcs adc·
cuadas par.i que se alc:tncc el equilibrio.
dos. la rasa de uálización "" aproximad:uncncc de 2 mg/k¡;
de peso corpor.tl por minmo. Sin embargo, dio no conduce
a una disn1inución en la concentración dc glucosa. porque la
ucilización es compensada con la producción d<' glucosa por
el hígado de manera que el Aujo neto es ce.ro. Este conccpro
de flujo puede aplicarse a nivd celular, tisular o corporal. y
rambién puede rC'lacionarse con la conversión de un sustraco
metabólico o nucncnre en orro. Sin embargo. el flujo no se
fltut"• 1-6 Tipos de pacls de nutrientes y de rnelabotitos en el organismo humano.
Funciones \> metabolismo de los nutrientes
El tamaño de los pools varia suscancialmeme para cada
nurricntc o meta.bolito. Al c.srudiar las actividades de lo.s di ..
fcrcntcs procesos metabólicos en el organisnto. c.s a menudo
necesario medir o estimar el tamaño de los pools. con objeto
de obtener inforntación sobre la importancia cuanci rativa de
dichos p rocesos. Asi, b cva.luación del estado nucricional
parJ un nutriente dctcrn1inado implica, con frecuencia, de·
terminar su conccnrrnción plasrn:itica, o en a lguna fr:icción
del plasnta, en eritrocitos, en células del sistema inmunhario
o. incluso. en algún otro tejido obtenido por biopsia. muc,s..
rra.s de .saliva, células bucales, pelo, uñas, orina. ere.
El conocimiento del comportamiento de u n nutriente en
difcrcncc.s pools es crícico para establecer el estado nucricional
de ese compucsco. Por ejemp lo. los niveles de folato en d
plasma varian de acuerdo con la ingara cercana de .l.Ümen..
tos y. por consiguiente, están .somecidos J Auctuacioncs im ...
portantes. Sin en1bargo. las conc.cn traciones de folato en los
eritrocitos .son un buen n1.a.rcador de la ingesta a largo plazo
de esta vitamina. YJ: q ue dichas células no t ienen núcleo y no
disponen de enzimas que lo mccaboliccn. Otro ejemplo lo
constiruye la forma libre de muchos minerales y oligoele·
meneos potc:ncialmc nce cóxico.s.. presentes en el pb.sma en
concencracioncs reguladas muy estricc.amence. Por esta razón. los niveles en el pbsma de muchos elementos n1inera1es
no son buenos marcadores del estado nutricional y se recurre
a la medid.i de ocros pools. como la sangre coral, d pelo o las
u ñas.
Adaptaciones metabólkas a ta ingesta alterada
de nutrientes
En muchas circunstancias, e l o rganismo es capaz de re.spon..
der a estados nutricionaJcs o n1etabólicos alcerados con obje:..
to de disminu ir al mínimo posible las consecuencias de d ichas alteraciones. Así, en un p roceso de desnutrición. la
ingcsn¡ de hidratos de carbono no se corresponde con las
necesidades corporales. y la primera ad2ptación a csce
ambienu: ale-e rado e.s el incremc.nco de la p roducción de glu .cosa mediante un aumento del p roceso de gluconcogéne.sis a
panir dt" anlinoácidos provcniencc:s de la dcgracbción mus..
cu lar.
l ncvicablemcncc. esta adaptación implica orras dos adap--tacioncs: e l uso por c:.l cerebro de orros con1bustiblcs altcma..tivos a la glucosa, como son los cuerpos c~1ónicos. y la dis-minución general del gaseo cnersérico en reposo. con objeto
de cscablccer un nuevo equilibrio merabólico. El desmedro
de los niños con dcsnulrición proteica. y pro[eicocncrgética
es un ejemplo de esra adapcación, en la que el rcsulrado final
es un fullo de c recimiento (cap. 1, Dcsnucric:ión por defi ..
cic.ncia de:: en ergía y nurril""ntcs. con10 \'). En n1uchas oca.sio..
ncs, la proporción de .tbsorción de nu tricnccs puede aumentar corno un n1ecanismo adapcadvo frente a la ingcsta
disminuid.a.
,'-\lgunas ad.apcacioncs pueden llev.;lrse .a cabo duranll" un
período de ciempo e n espera de que la ingcsta normal de u n
n utricncc se normalice. De he-cho. la adaplación a circuru·
can cias metabólicas y n utricionales adversas es una situa·
ción asociada a la ctpacidad de supervivencia de nuestra
especie.
}
METABOLISMO ENERGÉTICO YMETABOLISMO
INTERMEDIARIO
Como .se ha indicado antes, se conoce con c.I nombrt" de
membolisn10 a las t ransforn1aciones q u ímicas que sufren los
nutñenccs ('O los ce;idos. u na vez .supcJados los procesos de
digestión y absorción correspondien tes. Es clásico distinguir
entre metabolismo energético y n1crabolismo in ccrmt'diario.
aunque se trata de dos panes del misn10 proceso. los aspee..
cos ('ncrgé1icos del metabolismo se reflerc:n a la producción
y la utilización de energía en l3s vías n1etabólicas, miencras
q ue el n1c:taboJisn10 intern1cdiario estj consticuido por eJ cs--rudio detallado de dichas \Ías.
Metabolismo energético
Compuestos «ricos en energía»
Una función importante de algunos nutrientes. concrctamcnce los nlacronutrien tes, hidratos de carbono. grasas y
protdnas.. es b de suministrar la energía necesaria para pcr·
mitir el funcionamien to del organi.sn10. Sin embargo. los
cejidos no pueden udliur dlm:umcnte la e ncrgí.a concenida
en las citad.as macromoléculas nurricionales. Por ello. los
macronurricnca deben sufrir distintos procesos metabólicos
para producir finalmen te una molécula Unica. e l ATP. en
cuyos enlaces se aln1.acena parte de dicha energía. Posterior·
mc.nce. t"stc con1pucsto c:s d que .suministra energía para
cualqu ier tralxtjo celular.
El ATP es un nudcósido crifosf.uo. los dos enlaces piro·
fosfaco que contiene produc<.n gran cantidad de energía
cuando se hidrolizan (y la neccsican igualmeme para formar·
.se). las reacciones más c:aracccrísricas de e.sea molécula se
especifican en la figwa l - . El ATP es el procoápo de lo que
suelen dcnon1inarsc compuestos "ricos c.n en ergía•. Se erata
sien1prc d-c: c:on1pucstos q ue liberan u na important(' cantidad de en ergía cuando se rompen determinados enlaces, ge..
ncralmcntc por h id rólisis. Por eso. en estos casos,. se suele
hablar rambién de <energía de h idrólisis•. En el caso del
i\TP, la rocura hidrolitica de cualquiera de sus enlaces pirofosfaco libera um energía superior a 7 kcal por mol (7 ,3 para
la p roducción de adenosindifusf.uo [ADP] a partir de ATP,
y 8.2 para la producción de adenosinmonofosf.uo (AM P] a
partir de ATP). De una manera muy simple se puede cxpli·
car esta liberación de energía, porque los productos resultantes dt' la h idrólisis .son n1ucho m2s escablcs que el con1pucsto
original
Lógicamence, las n1oléculas con una esuuctura .similar aJ
A TP, como son los demás nucleósidos difosfaco (cap. 1O,
Mccabolismo de los nudeócidos), se comportan e nergécica·
menee de la n\lsma forma. proporcionando las mismas cantidades de energía. En cualquier C.150, estos compuestos .se
utilizan poco en las racciones n1erabólic.as1 siendo el guanosincrifosfuto (GTP) el más uciUzado. Concreta.mente, como
5C' verá más adelante~ se form2 CTP en una etapa del ciclo de
Krebs )'se uáliza GTP en una de las reacciones de la gluconeogénc.sis.
Es incercsante subrayar que la energía sólo se libera en
canridadcs importantes desde d ATP cuando la hidrólisis se
J
Bases fi.siofógicas y bioquirrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
T•~t. 1-4. En1nii• liare di h1dniUsls de •lo unos
lnt~rrnlC1
Compuesto
'~)
~,.)l.~
vº~H: -
\--{
HO
.a·tos iTt.!t;nóllc:a~
OH
o
o
C- ~ - Q -
~-
o·
o·
o
FosfoenolpiruvalD
- P - 01
o-
Carbamtlfosfato
1,3-B:sfosfogUcerato
Creabnfosfato
ATI' la A!lPI
Glucosa-6-fosfato
AMP
ADP
....
Energil (kcaVmol)
-ll,8
- 12,3
- 11,8
-10.3
-7.3
-3,3
ATP
ATP
ATP -
ADP + PI + Energia
AMP + PP + Energía
flf.UD' 1~7. Estructura química y reacciones más características
De codo lo amcrior se deduce f.ícilmenre que el;\TP OCU•
pa un papel ccnrml en el metabolismo energérico, de ahi su
idenrificación como •n1oneda energética .. dd organismo. La
ob1ención de A TP a panir de los nmrienrcs puede hacerse
por dos vías difercnrcs:
del ATP.
realiza sobre los e nlac<S p irofosfato (formación de ADr o
A.\IP). la h idrólisis del enlace siguiente, que no áene ose
caráctt"r. proporciona u na energía mucho menor. Por otra
pane, la h id rólisis dd propio pirofosf.uo inorgánico rambién
produce gran cantidad de energía.
Como se ha mencionado anees, la hidrólisis dd ATP se
aprovecha para la realización de todo el tralxijo celular, in·
cluidas las reacciones mcrabOlicas que necesitan energía. En
csre típo dt" reacciones no sólo están incluidas las q ue consri...
cuyen h1S vías biosinn:cicas (vías anabólicas), sino rambién
algunas que tOm1an parte de las vÍ;.lS dcgradariva.s (vías cara..
bólicas). Au nque estas últimas ruras mcrabOlicas cscán disc...
ñadas para originar energía. algunas t"rapas iniciales necesiran
aporre e nergético. Como se ,·crá en el ctl)OruJo 3 (~letabolis...
mo de los hidratos de carbono), la meta lización de la glucosa exige. e-n prinler lugar, la formación de glucosa--6-fosfa..
to, y la metabolización de los ácidos grasos (c;1p.
Mera·
bolismo lipídico tisular) comienza por la formacio n de los
acil-CoA. Tamo la glucosa-6-fosfato como los acil-CoA son
compuesros rdaci\:mttcncc ricos en energía y sólo pueden for...
n1arsc si su síncc~is se acopla a b hidrólisis del i\TP.
Además de los azúcares-fosfato y de los acil-CoA, cxisren
otros compuestos ricos en cncrgia de gran inrerés n1erabOli..
co. El 1,3-bisfosfogliceraro y el fosfoenolpiruva10 son dos
intermediarios glucolíricos (cap. 3, Metabolismo de los hi·
dratos de carbono), cuya c ne¡:gía{IC hidrólisis a superior a la
del ATP, por lo que fucilit:m la sincesis de es!C úlámo
(v. Fosforilación a nivel de susua10, más adelanre). El ero·
rinfosfaco t iene u na e nergía de hidrólisis u n poco más aira
que la del ATP. por lo que se puede formar a pan ir de és!C y
regenerarlo posccriormcncc de 2cuc:rdo con las condiciones
celulares(\'. Almacenarnii::nro de energía, n1ás adc:lance). Por
úlrimo. e l arbamilfosfuro cicnc u na energía de hidrólisis superior a la dd ATP y necesita la hidrólisis de dos moléculas
de A T P para su fo rmación. EStc apone de energía es fundamenral, ya que el carbamilfosf.uo rime un papel clave en la
sinresis de: urca a parcir de amoníaco y dióxido de carbono
(~. Mernbolismo de los aminoácidos). En la i.hb J . of
sCTrlclica la energía libre de h idrólisis de algunos de los com·
pucsros que .se acaban de describir.
?·
• Con c:l concu.rso dd oxíge:no: fosforilación oxidativa.
• Sin el concurso de:l oxígeno: fosforilación a nivel dcsus-traco.
Fosforilación oxidativa
Mc:diance esca vía. los macronucricnrc.s sufrt"n u n procoo de
oxidación que S< puede resumir en do.s f.!SCS. En primer lu..
gar, se obdencn cocnzimas reducidas, cspccialn1cnte ~,.-\DH
y FADH~. Estas cocnzim>S derivan de viraminas h idrosolublcs (niacina y riboílavina, rapcet:i\·arnen le, q ue se csrudían
con decallc en e l capitulo 15. Vitaminas con fu nción de
cocnzim-a.s). La reducción de csras cocnzimas supone la uá ..
lización dd h id rógeno de los nurrienres. r or ello. las grasas
originan una n1ayor cantidad de coc-n.zimas reducidas. ya
que los ácidos grasos conric:ncn e n sus moléculas una mayor
proporción de hidrógeno que los hidrams de carbono o las
pro rc-ínas. Como se describirá en el aparrado siguic:nle, la
tOm1ación de las cocnzin1as reducidas se puede realizar en
d iversas etapas del metabolismo, pero la fuen<c p rincipal <S
el ciclo de Krcbs. Escas cocnzimas reducidas se incorporan a
las cadenas respiratorias micocondriales. En estas cadenas,
los elcccroncs de las coenzima.s reducidas se [J"'d.rtsficren hasta
el oxigeno. La reducción fi nal del oxigeno molecular ingre..
sado por la respiración produc.c a.Aua y la energía resulcanrc
se müiza para sinreázar ATP meJianre el proceso de la fosfo rilación o::cidativa1 que está acoplado a la atdcna de crans.
porr< decrrónico (flg. 1-8).
Cadenas de uanspone electrónico
Las cadenas de transpone electrónico t:Stán consciluidas por
d iversas moléculas {flavoprotcínas. coc:nzima Q, cicocromos,
ere.) que se disponen en la membrana in terna mirocondñal
ordenadas de acuerdo con sus polencialc:s de óxido·reduc..
ción (desde los más negarivos hasra los más posi!i\'os). De
esca fom1a, la energía se obtiene de fo rma escalonada, lo que
pcm1ice su apro\·cchamien ro biológico. La mayoría de los
rransporcadores csr.án incluidos en cuatro agrupaciones o
complejos fijos, mienrrns q ue hay dos 1ransponadorcs libres
o mó"ilcs (cocnzima Q y citocromo c) (6g. 1-9).
( "1'1' 1 11 1
Funciones \. met.lbolismo de los nutrientes
Macronutnentes -
::"'"""'~ -
Productos de excreción
NADFAD
NADH. HFADH2
ATP
ADP +Pi
,..,.. 1-1. Fosforilatión oXJdativa (respiración).
El complejo 1 (denominado NADH-cocnzima Q reduc·
tasa) está constituido por flavoproteínas y ferrosulfoprotei·
nas. Estas úldnus contienen centros hicrro-:uufrc. de mane: ...
ra que el átomo de hierro puede accplar o donar electrones.
como los cilocromos (v. más adelante). Las fbvoprotdnas
contienc:n fla,·ina mononucleótido (Rvfl\T), quc cs un derivado de la riboflavina, capaz de cransporur hidrógeno (cap.
15, Vitaminas con función de cocnzinus). De esta forma,
hln.cionan como intermediarios en el cransporte dc hidróge..
no desde d NADH hasta 12 coenrima Q. Este compkjo
constiruyc la entrada principal de equivalenles de rcducción,
ya que las moléculas de NADH proceden de una gran can·
cidad de rc:accioncs de óxido--rcducción.
El complejo 11 (succinato-cocnzima Q rcductasa) csd
constituido igualmente por &.,·oprorcínas y ferrosulfopro-teinas. En este caso. las &voprordnas contienen tlavina ade ..
nindinuclcórido ( F,\D) y tienro car.iccer enzim:itico. Con ..
NADH
l
NADfl<oerumia Q
reductasa
JCcmplejol
FADH2 -
r Succinato-coenz.rna
Q
reductasa
Complejo 11
.
Coenz1ma Q
j
Coenzlma Q-cltocroma el
rc:doctasa
[ Complejo 111
Citocromo c
l
1
Cltocromo e
oxídasa
1
~piejo/V
~
,...._ 1-9. Componentes de la cadena resp1Catoria
1
crctamentc, poseen Jclividad succinato dc.shidrogenasa. ya
que se rrata de la enzima que caializa una de las ccapas dd
ciclo de Krebs (v. más adelante). En esta reacción, el succi...
naco pasa a fum21am y d FAD se reduce • FADH!. Este
complejo constiruyc. por lo tan[o, l.t entrada de esta cocnzi·
ma reducida pmccdcncc de la citada reacción. Además,
consricuye también la puerta de cntrada de otras moléculas
de FADH2 procedentes de u actividad de ocras emimas ca·
cabólicas. En este caso, la transferencia hasta la cocnzima Q
.se realiza dircccamcntc a través de las fcrrosulfoprotcínas.
La cocnzinu Q (denominada rambién ubiquinona) es un
derivado de la benzoquinona. que condene una larga adena
isoprcnoidc !flg. l 10). Su constitución química le permite
cener una forma oxidada con grupos ceto (quinona) y una
forma reducida con grupos hidroxilo (hidroquinona). La ca·
dcna isoprcnoide y su pequeña masa molecular facilitan su
movilidad dentro de la mt'rnbrana interna micocondrial,
permitiendo la conexión con los complejos 1, 11 y 111.
El complejo 111 (cocnzima Q -cicocromo c rcductasa) esc:i
constituid.o por citocromo.s (citocromos b y cilocromo c 1) y
ferrosulfoproteínas. Los cicocromo.s son proteinas unid.as a
grupos hcmo. En csce ca.so, el cransportc desde b COC'llzima
Q ha.sea el citocron10 c ya no se realiza con átomos ele hidrógeno, sino n1ediance cambios en el estado del ión hierro,
desde d estado férrico oxidado (+3) hasta d estado ferroso
reducido (+2). El citocromo ces de pequeño peso molecular
r muy hidrofllico. por lo que presenta gran mo\'ilidad en la
fase citosólta de la mrn1brana interna micocondriaL
El complejo IV (cicocromo c oxidasa) está consúmido
también por citocromos {citocromo a y cítocromo a.d y por
iones de cobre. E1 transporte de clecrrones se realiza desde el
cicoc:ron10 e hasta el oxígeno molecular.
La reducción del oxigeno ntolccular se craducc en la for·
mación de agua. Para ello. se nccaitan ácomos completos de
hidrógeno y no sólo electrones. En cícero. a partir del com-plcjo 111 se ha dacrico un Aujo de electrones en lugar de un
transporte de hidrógeno. Aunque d proceso es muc.ho más
complicado, se puede decir que. al llegar los hidrógenos al
complejo 111, hay una disociación de los ácomos de hidrógc·
no en clccrrone.s y protones. Los clcccroncs se transportan a
Cra\'és de los complejos 111 y [V y los protones vuelven a
coincidir con los electrones en la reducción del oxígeno. Es
in1crcsante resaltar, por otra pane, que l:t rcducclón de una
molécula de oxrgcno (0 ,t) exige 12 transferencia de cuatro
eleccroncs y cuatro proconcs para la formación de dos molé...
cu!.s de agua (2H 10). Sin embacgo, d proceso no crarucu·
rrc exactamente así, ya que se producen también cieflas can·
cidades de especies, como d ión supcróxido (0:··). formado
por la llegada de un solo clccrrón. Esca molécula es lo que se
denomina un radical libre, muy reactivo. En el capitulo 13
(Estrés oxidativo y mecanismos de defensa antioxidante) se
de,allan los procesos de formación de csus cspecic:.s rcactiv.lS
de oxígeno, sus efectos biológicos y la corrcspondieme defensa antioxidante.
Formación de ATP
El transporte de deccrones desde las cocazimas reducidas
hasta d oxígeno genera gran cantidad de energía. El meca·
E
J
Bases fi.siofógicas y bioquirrucas de la nutrición
-------------------------~
o
H3CO
CHl
[ CH2 -
H;CO
CH
=
~
-
CH3
CH2 ];-- CH2 -
o
CH = ~
-
CH2
n:=S-9
filan 1-to Estructura química de la coen21ma O fubiquinonal en su forma oxidada.
nismo para cransformar esta energía en moléculas de/\TP ha
sido un mlscerio durante n1ucho ciempo. Hoy se acepta que,
para realizar esta sínccsis de ATP. se utiliza un mecanismo
quimiosn1ócico, que se: puede' describir de la siguiC'nce forma
e:ste rejido para cumplir su función ccrmogénica. A todas
estas protC"Ínas se las d('nomina gcnérican1cnte prorcínas
d=copladoras (UCP, 1mco1'pling proteins) }'están implica·
das en la tcgulación del balance encrgérico (cap. 12, Regu·
lación dd balancc encrgérico y de: la composícion corporal).
Acrualn1entc se sabe que el rejido adiposo n1arrón no sólo
cscá presente en los recién nacidos. sino que es imponante
también en los humanos adultos, estando siruado en la z.ona
paravcncbral tanro del cudlo como del área dorsal y en bs
zonas supracJa\'Ícularcs. Este tejido conrribuye al mmtcni ..
nticnro de la ccmpcrarura corporal y a la disipación de ('flt'f•
gía que se produce después de la ingcsra de alimenros (ter·
n1ogéncsis adaptativa~ antiguamente dcnon1inad.a acción
dinárnice>-<:spccítica de los alimentos). En acc ccjido. así
como en las células beige o BRITE. la prorcína UCP- 1 es la
n1ás imporcancc. La ucp. . 1 es ubicua y esci presente en nu ..
n1erosos tejidos. y la UCP-3 se C'Xprcsa únican1ence en el te ..
jido musculocsqudético (cap. 6 , Metabolismo lipídico risu·
lar).
--
iflc. ) - 11):
• La energía de óxido-reducción originada por d rranspor·
ce clccrrónico se uciliza para bombear protones al ccterior
de la n1cmbrana interna micocondriaL
• Los protones van acumulándose en el exterior de esta
ntcmbrana, creándose un gradiente protónico.
• Existen unos conductos en b membrana por los que los
protones puC'dC'n vol\·('r a entrar en el inccrior de la mico.
condria~ siC'ndo el resto de la membrana impcrmctblc a
ellos.
• La energía generada por la fuerta dd movimiemo de proroncs es aprovechada por un complejo enzimárico (ATP
sintasa), siruado en cscos conductos para sintc1izar c-1 ATP
•partir de ADP y fosfuro.
En la membrana interna de las n1itocondrias del rejido
adiposo marrón cxist<."n unas prorc:.ínas de-nominadas termogcninas que pcrmicc-n cambién la entrada de proroncs al
interior micocondrial. pero que no están conectadas con la
ATP sinrasa. Por dio. la fuerza del movimienro de protones
no se utiliza en csce e.aso para sincecizar ATP, sino que se
disipa en forma de calor. Este es el mecanismo que utiliza
(
w
Membrana
interna
""
Transporte de ATP
La mayor parte del ATP sintetizado en la micocondria se
utiliza en el espacio cxrramicocondriat P<."ro la n1embrana
mitocondriaJ no permite d transporte pasivo de las molécu ..
las como el ATP, fucrtemcnre cargadas. A la inversa, el ADP
H'
(
w
dnal
mm
n
j
'1U
'
FADH2
NAO'
FAD
w
w
w
w
1 c.~ 1
ADP-P
w
ATP
FosforiLlc:ión
olldattn
F'JIUfl 1-11 Mecanrsmo de la producción de ATP por fosforilaclónoxtdauva yde termogénesis. UCP: proteína desacopladara de la fosfonlación
oxidativa
Funciones \. met.lbolismo de los nutrientes
procede sobre- codo de:) exccrior mitocondrial y tiene que en ..
erar en la mitoconclria para poder pasar a ATP. Y tampoco d
ADP puede rranspon:me de forma pasiva. Para que d ADP
pueda en erar y d A TP pueda salir de la micocondria. cxisrcn
unas proteínas rranspomidoras (ATP-ADP rranslocasas) que
pcrmicen el inccran1bio de: e.seos nucleólidos con e) corres..
pondicnre gasto energético.
Rendimiento energético
Parece bien establecido que se necesita el flujo de eres prot°'"
ncs por la ATP simasa para generar u n• molécula de ATP a
partir de ADP y fosfaro. El rranspone adicional dd ATP
hacia el exterior m icocondrial v la entrada en la mitocondria
dd ADP exigen el flujo por I~ ATP sineasa de orro pro eón.
Se calcu la que el rransporte electrónico a panir de una n10-lécula de NADH originad bombeo de 10 prorones. Por lo
canco, el rcsulrado ncro de la oxidación dcl NADH seria la
producción de 2.5 moléculas de ATP (aunque rradicionalmeme se habia e.<timado que era de 3). La oxidación dd
FADH! procedente del succinaco o de las demás reacciones
q ue se canali7.an a rra\•és del compl<jo 11 origina sólo 1.5 n1cr
léculas de ATP (ames.. 2).
Fosforilación a nivel de sustrato
Un mecanismo n1<nos importante par.t obt<'n<'r ATP es la
fosforilación a nivel de- sustrato, proceso que no necc.sira oxí...
geno y que: generalmente se asocia a Ja fermentación. En e l
organismo h umano. Ja ferm<n ración consiste en la iOrn1a. .
ción de ácido láctico a partir de glucosa. En este caso, h2y
una óxid°"rcducción interna, de modo que: Jos productos de
la fermenlación están globalmcnce al mismo nÍ\'<'1 de reduc..
ción que el nuuicncc: del que proceden, por Jo que con.scn-an
todavía gran porencial rnergCtico. Así, e n la fermencació n
láctica, c.a.racrerística del uabajo muscular exhaustivo, e)
producto final. ácido láctico. tiene un carbono al n1isn10 ni...
vd de reducción que la mayoría de los carbonos de la glucosa inicial (CHOH-). mienrras que d carbono carboxílico
csci más oxid:ido y el ca.rbono nlcúlico está n1ás reducido
16¡. 1 u ..
Como sc ha mencionado anlcriormence. Ja producción
de energía dur.ance este proceso se Un-a a cabo mediance la
formación dc inccrmediarios con e nlaces ricos en C'nergía de
hidrólisis: d 1.3-bisfosfogliceraco y d fusfoc nolpiruvato.
E.o ambos casos, su hidrólisis cscá acoplad.a a la síntesis de
ATP. Por esca razón, se habla de fosforilación .a nivd de
sustrato•.
La fermenc:ación cxuae n1ucha menos C'n<rgia de los n u ·
rricnrcs que la respiración. E.n cérmi nos cuandtacivos, la glu·
cosa. produce, aproximadamente, 15 \'CCC'S más ATP por
fosforilación oxidath•a que." por fosforilación a ni\•t"I dc sus·
rr.ito. La vcnraja de este último proceso es que no di:pcnde
del oxígeno y que es muy rápido. De ahí su adecuación a la
conlracción muscular en el rrabajo anaerobio, descric.'l anees.
Por otra parte. conviene rcsahar q ue el producto final de la
fern1enlación. eJ ácido lá-ctico. pued<' ser aprovechado toda...
\•Ía por vía energética, aunque en otros cejidos: dircct3n1cnte
(como ocurre en el músculo cardíaco) o eras su conversión
en glucosa por el hígado.
Almacenamiento de energía
Con10 se ha indicado anees, el ATP es dirccu.n1c:nrc utiliza...
ble pan las necaidadcs del o rganismo: generación de: im ..
pulsos neniosos. ua.baio n1uscubr, rransponc: a cra,·és de
membrana. biosincesis de macromoléculas. etc. Escc com..
pucsto e n<"rgético no se aln1accna. sino que cic-n-c- que: for·
ruarse al mismo tiempo que se utiliza. Sin emb:argo. en algu·
nos cejidos. cspcciaJmence en el tejido n1u.scular. donde' los
requerimientos cncrgéricos puc-den ser muy grandes en un
mon1en co dC"ccrminado. c:xiscc la posibilidad de 2ln1.icenar
una suscancia quc se transforma muy fácilmente en ;\TP. y
viceversa: d creacinfosfaco Hlg. 1 l3j.
Este compuesto es la forma fosforilada de la c rcacina,
una n101écula nitrogenada que dcri,·a de los aminoácidos
argmina. glicina y meúonina (cap., 8, Mccabolismo de los
an1inoácidos). Los n ivdcs de cncrg1a que sc necesitan para
fosfo ri)ar la crcacina son un poco superiores a los q ue se
necesitan para sinlcciza.r ATP. Por esca razón. sólo se podrá
sinterizar c rC'atinfosF.uo si existe u na gran cincidad disponi ..
bk de ATP. de acuerdo con las condiciones fisiológicas
(•plétora energética•).
En cambio, la degradación del c rC3tinfosfaco se producirá
en cua.nco las circunstancias sean inversas (necesidad de
energía). Por d io. u na cierra canridad de la energía del ATP
pucdC' almacenarse en las células mcdianrc la fom1ación de
crcatinfosf.aco. La hidrólisis posraior de esce compuesto ori..
gim u na camidad linúrada de A TP de rápida müización
(cap. 22. Nmrición en la actividad física y deporth-a, tomo
IV). Con esta excepción, la imposibilidad de almacenar
ATP o bJig-.i a m ob1cnción inn1ediaca a partir de los nurrien ..
Glucosa
CHO - (CHOHJ, - CH20H
T ADP+Pi
r--ATP
•
cr
NH2
1
H2W= C
1
NH - P = O
1
~ HzN· = C
Creauna
QU.1113Sa
~ - CH2 -CD<r I
1
CH3
Ácido lact1ca
CH3 - CHOH - COOH
Creallna
f)tunl
Píprl. 1·12. Fosforílatión a nWei de sustrato trermentaciónl.
1
\
ATP ADP
1
N
cr
CH2- coo-
I
CH3
Creat•nfosfato
1· ti. Formaciiln reversible de creatinfosfalo a partir de crea-
tina yde ATP.
J
B;ises fisiológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ces c-ncrgécicos circulanrcs y de:: los depósitos de glucógeno o
rrucilgliccrolcs.
Desde el punco de vista energético. el a1maccnan1icnco de
rrucilgliccrolcs es mucho más favorable q ue d de hidratos
de carbono. Como se ha mencionado anrcs, las grasas son
más ricas en hidrógeno, por lo que generan proporcional·
mcncc mucha más energía que los hidracos de carbono. Por
ocra parte. d glucógeno es una macromolécula muy ramificada que ocupa mucho <"spacio celular y q ue, además, al
con erario de lo que ocurre con los criacilgticcrolcs. se acom ..
p:uU de gran canridad de agua. El glucógeno es fundamen·
tal, sin embargo, porque"' hidroliza. glucosa de forma mur
rápida, lo q ue facilita el manrcnia1icnto de la gluccmi:a en
Hidra':.0'5
de cafbooo
_Jj
Glucosa
L
Proteínas
Fawl
AtMtoáctdos
r... n
lI
kidos grasos
11
Acehl.CaA
_J
F~ll
o,
los periodos inccrdigcstivos.
Metabolisme intermediario
G=
ATP
""º
Ciclo
de
Krebs
El metabolismo, con10 va se ha indicado, induvc el anabo--
lismo y el car.abolismo. :Se dcnon1inan \"Ías o ru~as cacabóli ..
a las .s<ric.s de ra.ccioncs por las quc las g randes molécu...
l.is se dc:gradan en moléculas más scnciUas, con g(neración
dir(cca o indirecta de energía. Las \'Ías o rucas anabólicas
son Jos procesos de sínccsis de ntacromolécuJas a partir de
dichas moléculas simples y r(quiercn aporte energético.
Cienas vi.u metabólicas pueden considerarse r.tnco dc:gra·
dari\"as con10 biosinréticas, por lo que reciben el nombK de
anfibólicas.
Flgwa 1·1'-. Las tres grandes f.ases del merabolismo.
Fas es del metabolismo intermediario
Relaciona csras moléculas simples con d acccil·CoA. Los áci·
dos grasos se urilizan en algunos tejidos (cspecialmcnre, higa·
do y cejido muscular) con fines energéticos. La degradación
de los ácidos grasos produce KADH, FADH1 y acccil-CoA
~ Metabolismo lipídico tisular). Las coenzimas reduci·
craspü"Cdcn usarSc:." d irectamente e n las cadenas de cransportc
elecrrónico, mientras que el accrilw
CoA necesita su mecaboli~
zación posterior en la fase 111 (v. más adelante).
La glucosa SC' utiliza en todos los tejidos como fuente
energética principal. En b mayor parte de los casos, la meta·
bolización de la glucosa transcurre por la vía glucolirica, con
producción de Ki\DH y acctil-CoA. que se me<abolizar:i
posteriormcme en la fase 111. Sin embargo. en algunos ccii·
dos (eritrocitos. cristalino, médula renal y. cspecialn1cnre.
n1úsculo c:squclérico en condicionc:s de ejercicio cxh::.tusti\to
y. por lo tanto. de hipoxia), la glucólisis se realiza hasra lacmo, obr<niénd= cima cantidad de AT P por fosforilación
a nivel de suscrato.
La uúUzación calabólica de los aminoácidos sólo se produce en dccern1inad:as circunsrancias flsio1ógic:as. como el
ayuno. Existen muchas vías mecabólicas d.istin ras para csra
metabolización dada la diversidad estructural de los 20 ami·
noácjdos q ue consciruycn las p rorcínas. Algunas de estas \•ías
conducen al accúJ ..CoA, corno en los casos anreriores; en
otros casos. e.I cacabolismo de los amiaoácidos origina mera...
bolitos de la glucólisis o del ciclo de Krebs.
Micnrrns que las \Ú.S catabólicas de la fu.se 11 ticnc-n un
punto de: convergencia -que es la formación de:: accril·CoA-,
las vías anabólicas correspond ienrc:s mucsmn más diferen..
cías. De hecho, sólo la biosí.nrcsis de los ácidos grasos se rea·
liza a parúr de dicho acccil-Coi\. Para los otros casos se puc-
C.15
Es n1uy úril consider;ir rrcs grandes fa.ses en las rucas cenera..
les del mecabolismo intermediario lfia. 1 l"l
Fase 1
Relaciona las macromoléculas (p roteínas. polisacáridos y
criacilglic<rolcs) con las moléculas simples correspondientes
(aminoácidos, hcxosas. ácidos grasos y glicerol).
La obtención de moléculas simples a partir de macromoléculas se rcali:z:J. a nivd digestivo. para posibilitar b absor·
ción de azúcares, aminoácidos. ácidos grasos y glicerol
(~. Fisiología de la digestión). En los demás tcrri~orios
clCf"O'ija.nismo, cscos procesos tienen u n significado ditc-ren·
ce. La síntesis de rriacilgliccroles (hígado y tejido adiposo) y
glucógeno (hígado y músculo) se produce con fines de alma·
cenarnienro de energía.
Posreriorrnenre. csra energía podrá utilizarse por los dis..
tinros ccjidos eras los proc<"SOS hidrolícicos correspondjenrcs
y la formación de n ue\'O de glucosa, .ícidos grasos y glicerol.
Es inceresanre dcsracar que la formación de las rnacromolé..
culas a parár de las moléculas simples neccsjra c:I aporce
energético del.-\TP. En cambio. el proceso conrrario no pro.-.
duce energía, aunque posibilire su ex-tracción posrcrior.
En cuanco a las inrcrcon\'crsiona aminoacido.s.-proreínas.
se traca de un proceso muy diferente, en d que no cxisren en
principio connoraciones cncrgétiCJ.S. La .sín rcsis de proteínas
a partir de aminoácidos se produce en codos los ccjidos de
manera con tinua, lo mismo que c:I proceso proteolírico in,~crso para garantizar el buen funcionamiento del organismo
(cap. 7. Símcsis, degradación y recambio de bs proteínas,
tomo 11). Conviene añadir, sin embargo, que duranre d ayu·
no se produce un-a impoctanrc proteólisis muscular con fines
gluconeogénicos (v. más addancc).
Fase 11
Funciones \' met.lbolismo de los nutrientes
de cscablccer de manera simplificada que los pcccursorcs
para la sínccsis de glucosa y aminoáádos son el piru\"aco
(procedcme de Lt glucóllsis) y algunos mecabolicos del cido
de Krebs (a-cccoglucaraco y oxalacetato).
Aunque en d esquema reprcscnrado en la figw:a 1 t • Lis
vias carabólicas y anabólicas rranscurren de forma paralela,
c-sto es sólo una aproxintación didácrica En realidad. es c icr...
to que algunas n:accíonc.s son rc-vers-iblcs y pueden iUncionar
en ambos scnridos. Sin embargo, la mayoría de las ccapas de
las vfus cacahólicas r anabólicas cscln catalizadas por enzimas
discinras. loe.luso, en algunos casos. dichJS vías nanscurren
en territorios celulares diferentes. como se analizará más adc:...
lame.Todo ello permicc una mejor regulación fisiológica.
Fase 11/
Esc:i constituida por d mecabolismo oxidaávo del acctil-Co;\.
es decir. el ciclo rricarboxílico (cido de Krcbs), cadena rcspiracori:i y fosforilación oxidativa. Desde el punco de vista e.ata~
bólico. esta fase puede considcra.rsc como la via final conlÚn
del aprovc:chamicnco energético de codos los nucricntcs. &
rrara, en principio. de una vía cxclusivamen1e catabólica e
irrC\·crsiblc. Sin embargo., conto se \'erá más adcbnte, algunos
con1poncntcs dd ciclo cricarboxílico se urihzan en las e-capas
iniciales de la biosínrcsis de glucosa, 2111inoácidos o 3cidos
grasos. Por eso, aas etapas se consideran rucas anSbólicas.
1
Si se considerara un ciclo cerrado. sin entradas ni salidas
de inrc:rmcdiarios, podrí-a resumirse su funcionamiento
corno la combwtión del resto acetilo dc:I acetil-Co;\. con
producción de dos moléculas de dióxido de carbono y va·
chas cocnzin1.as reducid.as (también se produce GTP, que es
equivalcmc y. por lo ramo, imercambiablc con d A TP).
Primera fase del cKlo de Krebs: síntesis
e isomerización del citrato
La primera rcacciOn del ciclo rricarboxílico consiste en la
condcn.s:tción de una molécula de aceril·CoA con una n1olé·
cu1a de oxalaccraco para formar citraco. Posreriormentc. el
citrato se isonteriza a isocirraco (fig. 1 161.
La printera reacción esrá cacalizada. por la cnzinla cicr:ito
sinra.sa. No se requiere aporre energético porque el accril·
CoA se hidroliza durancc la reacción. proporcionando la
encrgia necesaria. Como se ha nlcncionado anteriormente'
(v. Compuesros • ricos en cnergi3•, anrC's). codos los acil~
CoA concicncn un enlace rico en energía de hidrólisis (un
rioéster), CU\'3 formación nccesicó con anrerioridad el CQoo
rrcspondien~c aporre cncrgérico. La reacción siguiente'
o
o
1
CH3 - C- S - CoA= r - C- COOAcelll-CoA
1
1
CH2 -cOO-
Ciclo tricarboxilico kiclo de Krebsl
CoA- '!IH
El ciclo de Krcbs está con.srituido por ocho etapas cnzimáci ...
cas. algunas de ellas muy complejas, que cranscurrcn en la
matriz mirocondrial (con la excepción de la rcacci6n catali ...
zada por la succinato dcshidrogcnasa, que se produce en la
propia membrana interna m irocondriaJ. junto a las cadenas
de cransponc deccrónico) (fig. 1- H).
Oxal.acetato
CH2 -
C00-
1
HO-C- C00-
1
cH2 - coo·
Citrato
Acetil-CoA
H20 - 1
2
CH2- COO-
1
Oxalacetato
C-
COO-
i
CH - COO-
.-Ci.s-aconi tato
H~~
2
CH2- coo-
Succinil-CoA
1
CH- COO-
1
HO-CH-COO-
lsocrtrato
GTP
f)tura
,..,._ 1-1&. Ciclo de Krebs (ciclo de los ácidos tncarboxaicos).
· 6. Sintes;s e
2: aconftasa.
isomenzación dcl cilrato 1: citrato sintasa;
1
8J~ f15íoJ~1c.i.~ y b1or¡uuTuc.1;¡. ri<' la nutnc:1on
consiste en la isomeriz;a..:.ión del citrato .t i«>cirr;aro medi1n·
te b accion cat~líti<.1 de l;i. ;u..onit.u.a bt.1 cn11mJ derl\"'.1 1;U
nombre del a1-01conil.ito. un intermcJ1.ario de l.1 racción.
El citr.110 y el iso.:itr.J.to tienen UC) gn1~ \;.lrboxilicos. lo
que 1ustilk• Lt denomon•cion de •udo tri'"1rboxÜKO• (en
rcabdad, ciclo de I<» .i.;1d0> tn,.ubox1l1,0>1.
Segunda fase del ctelo ti<! Krtbs
d~scarb<lxii.moMs
oudar.vas
En csu scgund. f...., del c1do Je Krcb> K proJU<cn tcnd.s
dcsc:arboxib..:iono oxid.tu,·~ "º" proJu...... 1on Je cocn.11nus
reducid.u Se· 1 1"').
En Lt primen rcocuon de ot• t>.c >e proJucc Lt con\'crsión d~l isoc.1cnlo en «-cctogluurito ataljud;i por lJ 1sod·
uaro dcshidro¡;cn.u.t. Se produ,c I• oridaci<in del reito hi ·
droxilo J arbonilo con gcncr.u..1ón de (OC-niJmJ. rcduclth.
Como consccucn<i• de Lt Heauon Jcl grupo c.irbon1lo. el
rrstmce carboxilo s1lu<1do en posl,ión ~ se pierde e.orno dió
xido de carbono.
ExiscC'n Jos fornt.U ~ocnz1m.itu.:..u de l.i i~ur.lro dc:~hi
drogcru.sJ. (]as isocnun1as M>n coLJmll 1..on ;u.:.uv-idad scmc·
jame. pero de dtslim• narur•l= pro1ma) U na de cll>s co
labora con d NAD' (produciendo NADH), y orra cobbon
con el NADP· (produ<icnclo NADPH). Como se dciallar:í
en los capítulos 3 (Mct.ibolismo de los h1drat0> de carbono)
y 6 (Metabolismo l1pídíco tlsul.tr), d NADPH se urilii:1 fun
dan1cncJ.lmcntc en n11sionc.s b1osintéti..:.i.s v no e~ un.J fucnce
de: electrones en las cad.:nas rcspir.alorW. por lo que b aic.
cencia de esta i:socnzima en cJ ciclo de Krebs a un t.into
sorprc:ndcnce. P.irecc que csu. i.socnzínu m.mticnc l.i ~cu,·1
dad b:i.ul del ciclo con indc¡xndcnci• de b. cin::un>t•n<W
flsiológicas. En cambio. la ocr.a. i.socnzima. que gcncr.1
NADH pan Lis cadcms mítocondriaks de tr.m<porte de<
crónico. se acffi• de acuerdo con bs neccsid.tdo energéu~
(\• mis addamel.
'
La dcsarboxibción oxidan'• del Ct<erog.lur.u;ato a mu
cho nús compleja. Se ua1J. de wu rcaccion en l.i que mtco 1c
nen \--arias cocnzimas. al;,urus '\"a mcncion.a<:bs. c;:omo :-0::\D·
F..\D ,. cocnzim..t .\. v o.._uas .i~ no dcscriu.s. como el ;i.c.:.;Jo
lipoic;. ~· el pirofusfuo de riamin.t. El procoo o 1dént1<0 .il
que se llC\':l a Clbo pan con"cnir el piru".. º en •cctil Co..\.
que se describirá en el ::;pmdo 1~ (V1<mún.u con función de
cocnzinus). La oxidxlon dd <t<ctogluw;uo produ.;c, fin.il·
mcn«. succinil-Co...>, ,. ~H
Tercera fase del ciclo de Krebs; fosfordoclOn a n~l de sustrato
En «<a fase se produce Lt com·crsión del sumnil CoA en
succinaro. AJ en= de un acil-Co:\. I• hidróli51S del cnl..;c
tioésccr produce energía~ que se aprovecha por fosforil.i~ion
.:1. nivel de swrraco n1cdiance la sínccsis de G~íP L.i rc.i~~ion
csc3 caulizada por la succin.tco rioquinasa lf1 • 81.
Posrcriormcnrc. el GTP genera ATP mcdi.mtc u na re"'·
cíón de inrcn::ambio c•ralizada por la nudcósido·<lifosf.to
quinasa:
GTP • .\DP -
CH2- COO-
cor • .\TP
I
CH-C00-
Cuarra fase del ciclo de Krebs: oxidación del succ1nato
y regeneración del. oxalacetato
1
HO - CH- COOfsoc trato
~ NAl)(P1·
CO;
~ NAOIP)H + H·
CH1 -COOJ
CH¡
1
O=CH - COOu-Cet.;ch.atM u
CM-
SH
CO,
----+;-
+
NA!>"
En esta &se se pnxfuccn dos reacciones de óxido-rt:dlKoon
que grner.m FAD H; y N:\DH. separadas por un• r<=elÓn de
hidratación lig. 1 l . La primer. de C1US rcxciono tmu·
tomu el succinaro en fumar.no con producaón de FADH;.
La enzima rc:spons:ibk de cacdi= este procoo {suconato
dcshidfiY,\Cnas>I se dili:rcnciJ. de Lu demois cnzun.u dd udo
por su l~ión en b mcmbr.a. intcm. m1tcxondrUJ.
micnlras que las ouas se encuentrJ.D en b nu.ttlL De hecho.
b ruc.:inaro dcshidrogcn= fomu parte dd compklO 11 de Lt
cidcna ropir.uoria, por lo que d FADH; cale sus dcttrono
a ru<·el de la cocnzima Q lv. Fosfonl.tción oxidauv._ .atol.
La reacción siguiente. catalizada por Lt cnum¡¡ fum.u.J).J..
corumc en la hidraooón del fumuaro par•
m.ú.uo.
º"SU'""
p,
NADH + H·
CHz-COO-
CH 1 -COO-
1
I
CH2
CH¡
1
O = CH - 5 - CoA
1
O-
K
GOi'
Succinll.CcA
Succ1n11.CoA
f"llfarli 1· 17 Oescarboxilaciones ox1da11vas en el ctelo de Krtbs_ 1:
isocitrato desh1drogenasa. 2: u-cetoglutarato desi,.drogenasa
Ctt- S- CoA
'ttw•
CM - SH
CH2-coo-
CHz- COO-
GTP
Socc111ato
1· 11. Formación de succ1nato por la a<:c1Qn de la enzima suc·
cinato uoquinasa.
Funcimes ' metlbolismo de kls nutrientes
1
---
y la fosforilación o:cidaciva. los niveles de las ccxnz.in1as
CH21
CH2 -
COO·
COO-
Succin.ato
~EM>
l f ' - - fADH2
CH-
COO·
·ooc- cH
Fumara~
HO -
CH -
COO-
CH2-
COO-
Malato
3
V--NA!>'[ ' - i'IADH + H+
o - c - coo1
CH2 -
COO-
Oxatacetalo
,.f'fWI 1· 19. Oxidaaón del succjn.ato yrecuperación del oxalacetato.
1: succmato deshidrogenasa; 2: fuma rasa; 3: malato destudrogenasa.
Posrcriomtc:nrc, el malato se oxjda a oxalaccca10. en una re ...
acción c.acali~da por la malato dcshidrogcnasa, con produc·
ción de ~ADH. De csra forma se regenera el ox.alacccaco y
puede volvC"r a fu ncionar el ciclo.
reducid as se corresponden con las conccnrracionc-s de
ATP. Se puc:de concluir, por lo canco, quC' C'I funciona ...
mienco del ciclo será canto mayor cuanco menos ATP y
más ADP exist a C'n la célula. Los puntos concretos de cont ro l son las ecapas e nzimáácas caralizadas por la isocicraco
deshidrogenasa y por b a-cctoglu rarato dcshidrogcnasa.
Se mna de dos e nzimas cuya actividad es regulada por las
señales celu la res que se acaban de mt"ncionar. la isocicraco
deshidrogenasa ligada al NAO· es activada por ADP e in hibida por ATP y NAD H . La a-cccoglutarato deshidroge·
nasa también es inhibida por ATP y NAD H , así como
tamb ién por su p roducto, d succinil-CoA. En d músculo
e.squelécico, a mbas cnzín1as son acci\•a.das, además. por los
aumcncos de: las conccncraciones inrramicocondriales de
iones calcio q ue: acompaóan al c:sán1ulo clécuico dC' la ac·
t i\•ídad muscular.
Aspectos anfiból1cos del ciclo de Krebs
La esuuctu ra "c<rrada-. dd ciclo de: Kn:bs que: se ha dcscrico
no se corresponde: cxaccarncntc con la ralidad en nucscras
c<lu lJS. Algunos dC' sw incc:rmcdiarios pueden provenir de
orros orígenes~ cspccialn1cnte dC' an1inoácidos (cap. 8, Metabolismo de los aminoácidos). Por orra parte, en orros casos.
dichos intermediarios también pueden •escapar.. del ciclo
con fines biosintéricos. Así, el oxalacecaro SC' u ciliza en la glu·
concogé-ncsi.s como suscraro de la fosfoc nolpiru\•:uo ctrboxi..
q uinasa (cap.
Merabolismo de los h idratos de carbono).
mic-ncras que e ciuato sa1c de la micocondria para convcrcír·
se en acctil· Ú:u\ y dar origen a los ácidos grasos (cap. 6,
~lctabolismo lipídico tisular).
Por otra parce, eJ oxalacc:rato y el O.·cctoglutaraco puc·
den originar asparraro y glucamaro por un proceso de eran ..
.sam inación e incorporarse:, posreriormcntc, a las p ro ccinas
(cap. 8, Metabolismo de los aminoácidos). Algunas de es0
cas \'tas a n fi bólic:as se mucsrran esqucmácican1cn te en la
t-
ftguca l ?e.
Rendimiento energético del delo de Krebs
Conto se aca.00 de describir, u na \'"\Jclra complcra del ciclo de
Krebs genera eres moléculas de NADH. una de FADH! y un
G TP. Se puede concluir, por lo tanto, de forma aproximada,
q ue se producen 1O moléculas de ATP. En efecto, cada molécula de NADH genera 1,5 de ATP yd FADH! genera 1.5
(v. Fosforilación oxidath"a), mienrras q ue d GTP equivale a
una molécula de ATP.
· Glucosa
J Gluconeogénesfs
~-- ptp
¡.
1
P1ruvato - - - Alanina
~idos grasos
l
Acet1l-CoA
Regulación del ciclo de Krebs
El funcionamicmo dd ciclo de Krebs está con uolado, fundamcnraln1cncc, por el cscado cncrgé:cico de la cClula,
con10 c:s lógico esperar. dado su c.aricccr de "'curbina mccabóüca•. Cuando la célula se cncucncra en condiciones de
p lenitud energécica, los ni\·elcs de ATP son alcos, mitnrras
q ue: los de AD P son bajos. Por <I contra rio, la escasez c:ncr·
gétic.a S< caracteriza por alcos niveles de ADP y baja cantidad de ATP. Por otra pane, dada la cscrccha r<lación entre
el funcionamienco de las cadc:nas de uansporte elccuónico
1
-~ ~
Oxalaceuno
T\
Upogénes.is
Citrato. - - Acetll.CoA
1
Aspartato "'--- a-Cetogfutarato -
Gl utamato
fogura 1-20. Algunas vías anlibólicas del C1Clo de Kre!B. PEP: fos- •
foenolpiruv.ato.
~
~
J
Bases ítsiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Papel de las vitaminas y los minerales
en el metabolismo
Las grandes rutas metabólicis indicadas en la 6ga:m 1-1~
están con1puc:stas por múltiples re;icciones, CS:lando casi to.das cll25 catalizadas por enzimas, muchas de las cu.Ues requieren el concurso de una o varias cocnzimas. La mayorf.i
de escas cocnzlmas son deri,,.-ados de algunas vicaminas (cap.
15, Viraminas con función de cocnzirms). Por dio, para un
OOrrecco funcionan1icnco del mccabolismo hacen falca nivc...
les adecuados de dichas vitaminas. Las deficiencias e n su
aporte afeccar.in, por lo canto. a las ecapas en las que intervie..
nen. produciendo alteraciones bioquímicas que: pueden IJe..
gar a conducir en los casos n1ás acusados a las alccracioncs
patológicas corrcspondiemes. Por ejemplo. d pirofosfuto de
ciamina es una cocnzima deriv:ida de la viramina 8 1 que in ..
cef\iene en la reacción caralízada por la piruvaco dcshidroge·
nasa. Esra reacción consisce e n el paso de piruvato a acetil ..
CoA y conscicuyc una ec:apa decisiva en la uriüzación
oxidativ.J de la glucosa (cap. 3, l>lctabolismo de los hidratos
de carbono). Dada la importancia de la glucos..1 con10 sustr.i..
to nlecabOlico de las neuronas. la deficiencia de cian1ina afee..
ca al siscema ne:rvioso. originando el cuadro clínico del bcri·
beri. A rimlo indicativo, en la llgUD 1 11 se scñ.U.n algunas
formas cocnzimácicas de varias \'ilaminas que intervienen en
las nu:as cat..lbólicas centrales. Algunos clcmencos minerales
forman panc de la conscicución de enzirtl3s o inccrvicnen
con10 cofu.ccorcs en sus funciones c.acalíricas. Así, Por ejem.plo. e.I cobre forma parte de numerosas cnzinias, encre ellas
Prote1r.as
Grasas
1
Glucosa
Acll-CoA
Aminoácidos
-_?_:j
TPP
CcA
FAD
~
Acet11-CoA
~All"
FAD
TPP
CcA
ffllian 1- 21 . Algunas vías metabélicas en las que intervienen coenn-
mas derivadas de vitaminas. CoA: co:eonma A; FAD: flavina adenindi·
nuctéotido; NAO·: nicotinamida adenindinucleót ido~ NADP-~ nicotina·
mida adenindinucleótido·fosfa:o PLP: piridoxal·fosfato; TPP: uamina
pirofosfato.
la cicocromo oxidasa, que cacaUza la úhima ecapa en la cadc..
na rapiratoria (v. Fosforilación oxidaciva. anrC'S). Por ocra
panc. el magnesio se uciliza con10 cofaccor en las reacciones
cacalizadas por b.s quinasas., con10 la hcxoquinasa, que incer·
viene en la formación de glucosa-6-fosf.no a parár de glucosa, iniciando así su mctahollzación en los 1ejidos periféricos
(cap. 3, Metabolismo de los hidratos de carbono) . Al igual
que en c-l caso de las vicaminas, las deficiencias en alguno de
escos minerales puede llevar consigo las alceracioncs mcra.00..
licas corrcspondicnccs. Así, la fulra de cobre puede originar
trastornos nen•iosos por la ineficacia de la citocromo oxida...
sa. dada la tr.\SCendencia del mc:cabolismo oxid.icivo en las
neuronas. Los alimentos muy refinados carecen práccica..
menee de vican1inas }' minerales, por lo que sus rnacronu..
trientes originan únicarncncc calorías (~calorías \'acias,.). El
abuso de esce ripo de alimen1os {grasas. aceiccs, pan blanco,
azúcar, alcohol. ecc.) puede. por lo canco, originar deficien~
cias \'itaminicas y minerales, y repercutir de forma muy ncganv:i c:n c.I n1ct1bolismo.
Compartimentación celular
Los procesos mcrabólicos se localizan en diferentes con1par·
timemos celulares. Así, b glucólisis se desarrolla en el citosol
y c:.I ciclo cricarbox:Uico 5C p roduce en la n1itocondria. n1ientras que el ciclo ele la urca utiliza an1bos rcrricorios. En la
&gura 1 l l sc indica la localización celular de algunos de los
p rincipales procesos mecabólicos. La comparrin1encación cc-lular plantC'd problemas de transporte de meubolitos y cocnzimas, y puede desempeñar un papel importante en la regulación de los corrcspondienccs procesos. En algunos CISOS,
los mctabolitos pueden acceder a localizaciones celulares di.fercntes mediante cransporcadore.s específicos. Ya se ha descrito (v. Fosforilación ox.idaciva, antes} la aisccncia de cr.t.n.s-.
paradores para que d ATP pueda s.Uir de la mitocondria y
d ADP pueda penetrar en este orgánulo. Un sistema m:ís
complejo lo consricuycn las denominadas •lan7.aderas-... que
se utilizan cuando no existen rransponadorcs adecuados~ Las
lanzaderas más caracteriscicas son las que cransportan los
cqui"-alcn1es de reducción enuc el dcosol y la mi1ocondria.
Como se descñbe en d capírulo 3 (Metabolismo de los
hidratos de carbono), duran ce el transcurso de la glucólisis se
generan equivalentes de reducción en forn1a de l\1t\DH en el
cicosoL &ras COC'n.zimas reducid2.s no pueden acceder .i la.s
mirocondrias para su apro\•echamicnto oxidaci\'o, porque la
membrana incerna mi1ocondrial es impermeable para dichas
molkulas. Sin embargo, existe la posibilidad de milizar el
NADH para reducir a un mctaboliro capaz de arravesar la
membrana n1irocondriaL Una vez en d interior de es.ce o~á..
nulo, se p rocede a la regeneración de la forma oxidada del
n1et1bolico con producción incramicocondrial de la cocnzi..
ma reducida, que ya puede utilizarse en las cadenas de cranv
porcc electrónico. Por último. el mctabolico oxidado vuelve
al cicosol para pc-rmicir el funcion.amic-nro continuo de la
lanzadera.
En la flcura 1 23 se csqucmariun dos sistemas de l21U:1·
dera para la uálización dd NADH c imsólico proccdenre de
la glucóJjsis. El primero de d ios se denomina •lanzadera del
glicerol-fosfato•, que es el nombre de uno de los merabolitos
Funciones y metabolismo de los nutnentes
1
Retkulo enaoplásm1co
Sintes:s de ptdos
Sfntesa dE asteroides
Metabohsmo de xenob1óbcos
Ribosomas
Perox1-s.omas
Catalasa
~
Ctt~I
Ct;.;e_ólisis
Ctc lo de Krebs
Transporte elec:ltón1Co
Fosfottl3ción coodatr.ia
Oxiaac:ión de Aedos grasos.
Ntk!eo
CWcooeoeenesis tpanel
CICio de las pentosa!.
S;nasis d-e kido!. grasos
Cataboh-smo de arr.il'lOácrdos
RepltuetOO de ONA
ActNaeión de ammo.icrdos
f11111ra t·U. localización intratelular de algunas enzimas y procesos metabólicos..
udlizados para ac:ravcsar la membrana mitocondriaL Como
puede ohsen°.irse, la oxidación imrami<0condrial del glice·
rol-fosfato genera FADH 1. Esto supone una ligera pérdida
de poder cnc.-rgético, puesto que.- C:Std. cocnzim;i origina n1c·
nos ATP que el NADH. Por otra parce. cs<a lanzadera es de
carácter irreversible. lo que asc:g:u ra e1 rcndimicnro cncrgéti...
co del proceso.
La .-lanzadera de n1alatcrasparcatot es u n poco n1ás com·
plcja. El NAO H se utiliza para reducir el oxolaccmo con
A
producción de malato. Este merabolico penetra en la mirocondria y es oxidado a oxalaccraco con producción de
~ADH. Sin cn1bargo, la mC"mbrana in terna mírocondrial es
impermeable al oxalacet.aro. por lo que' S<' ncccsican unas reacciones adicionales de cr.ll'15aminación para con\1crcir el oxa·
lacccato en aspa.reato. compucsco q ue dispone de un rraru·
portador cspxifico para ar.r.i,~csar la mc.-mbr.:tna.
En esca lanzadera no hay pérdida de poder energécico.
r or ocra parce.-, es de carácrcr rC\'crsjbJc. Con10 se describe en
CITOSOL
MITOCONDRIA
~------ G~JCetOl·P _______._______
NAO-]
NADH +- Hi--
Gl cetol-P·
desh drogenasa
~_.-FAD
Glfcerol-P
4
oxidasa
~ --- FADH2
'------ Oihldroxiacetona~P ~ ~;
B
Malato - - - - - - - - -....,.....,
NAO-~
[ MDH
NADH+H• _ / I
OJalacetato
MaJato
~ HAD-
0ioH
j'--. tlADH + H-
Oxalacelalo
1
ASJ{T
ASAT
¡
Aspartato
fllfDR l -23. lanzaderas del glicerol-fosfato (Al y del malato-aspartato lBl. MOH: malato deshidr09enasa;ASAT: aspartalo amino<ransíerasa.
E
J
Bases fi.siofógicas y bioquirrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
el
cif!i""º
3 (Mccabolismo de los hidratos de carbono), esca
cuálÍ;a.d es inrcresancc porque pcrmire utilizar el poder re..
ductor mitocondci:tl para el proceso gluconrogénico.
Existen ocros n1ccanismos para atravesar la mcntbrana
m irocondrial. como se describe con dcralle en el capírulo 6
(Metabolismo lipídico <isular). Asi. los :ícidos grasos de ca·
dena larga entran en la mirocondria para su uciliz.ición oxi.daciva ttas su conversión en derivados de la carniána. Por
Olra parte~ d acccil--CoA n1i1ocondrial procedcnce del mcta.bolismo gluddico debe salir al cicosol para I• biosímosis de
ácidos gr.L<Os (Upogéncsis), pero la membrana micocondrial
es impermeable al aceúl-CoA.
Para resolver csce problema, como ya se ha mencionado
(v. Fases del mc-cabolisn10 in1ermcdio. anees), se utill1.a la
primera etapa enzin1árica de:I ciclo de Krebs, que origina ci..trato. Esce compuesto cienc un uansportador cspccítico que
le permite salir al dcosol, donde se produce su con,·ersión
posterior en acetil·Co...\.
Compartimentación tisular
La m•yor parce de las céltJas del org;inismo son C3f"'CCS de
realizar las principales vías mecabólicas~ pero existen general·
menee diferencias cuan1ilativas en cuanco a su funciona~
m ienro. Así, por ejen1plo, l:i síncesis de colcslerol es mucho
más imponame en d híg;ido que en los demás <cjidos. Además, hay células q ue carecen del equipamiento enzimácico
necesario para 11.:'var a cabo detern1inados procesos carabóJi ..
cos o biosincé:cicos. El ej-cmplo m.ís caracccristico lo consri ..
ruyen los erirrocitos. en los que no se da el ciclo lricarbox:íli ..
co por carecer de n1i1ocondri3S.
Un corolario importance de las diferenccs capacidades
metabólicas de los cejidos es la existc-ncia de intcrcantbios
cisulares de nucriences y metaboliros. Los principales órganos y ccjidos impJicados en escas inrerrelaciones son el hf..
gado, el n1úsculo. el cerebro, el tejido adiposo y los eritrocicos.
El hígado ciene un f"'pcl funMmencal en d mameni·
n1ienco de la glucemia. Puede almacenar glucosa como glucógeno y p uede sincetizarla por gluconeogCncsis. De esta
forma, garanclza rúveles de glucosa adecuados para su utili ..
zación para los cejídos glucodepcndienrcs. cspccialmence el
cerebro. Es incercsa.nte dcsracar, sin embargo, que la gluco-ncogéncsis se p roduce durante d ayuno a partir de aminoácidos musrularcs 1 lo que UC"va consigo la dcsuucción de b.s
corrcspondienccs proteínas.
T ambién es importame d híg;>do en d mccabolismo lipÍ·
dico. Por una parce, desempeña u n papel p rincipal en la sin·
cesis y en la utilización de las diferentes lipoproceínas .sanguíneas. Por orra parte. es el n:sponsablc de la síntesis de los
compucscos cctónicos a panir de los ácidos grasos. Los compuestos cctónicos son cruciales para el metabolismo cerebral
durante el ayuno p rolongado. Sin embargo, su p roducción
excesiva, como ocurre en la diabcccs d.cscon1pen.sada. se
acompaña de alccracionc:s paco1ó:;icas gr.t\'CS.
El hígado es la sede principal del mecaboli>mo de los anú·
noácidos. de su utilización energética o gluconcogénica y de:
la desincoxicación del anloníaco producido en estas reaccio-ncs n1cdiance la forntación de urea. También ad órgano en
el que se sinccrizan los principales derÍ\"3.dos nitrogenados de
los aminoácidos..
Rcsulra evidente que el hígado funciona como una ..esca..
ción in1crmcd.i~ q ue regula el apone de los difcrcnres nu·
trienccs a los demás rejidos dC' acuerdo con la cont posicióa
de la dieca y las demás cirruns1anci:&S fisiológicas. Sin cmbar~
go. los cejidos extrahcpáticos no funcionan como meros J'("..
ccp1orcs de dichos nutrienccs, sino que cn\'ian a su vez al
hígado y a ouos tejidos determinados productos de su meca...
bolismo. Como se a.aba de describir. el mítsculo concribu}'('
a la gluconeogéncsis hepácica median« la degradación de
.sus propias proreínas. mienrras que el rejido adiposo pcrmicc
la ccrogéncsis hepááca a uavés de la degradación de los ufa·
cilglicero lcs pri:li.t.mc-ncc almacenados.
.~I contrario de lo que sucede en los rejidos ya mc-nciona...
dos, el cerebro no dispone de canriMdes signiJlcaci\-as de
rcser\'a energéáca. por lo que neccsira el apone contin uo de
glucosa. !'..S<e aporte puede disminuir, m !"'ne, durame el
ayuno p rolongado. porque en estas condjcioncs se utilizan
también los compuC"stos cc1ónicos. El mc-tabolismo cnergé..
rico cerebral es cuan1ir.ttivamcntc imporcance y siempre de
ripo oxidacivo aerobio.
Como se ha descrito an res. los eritrocitos no ciroen micocond.rias. por lo que su merabolismo es cxdusivamc::nre glu..
colícico anaerobio. Por ello. producen conrinuamente lacra-ro. Este mectbolíro puede SC'r utilizado por otros tejidos,
cspccialmence el hígado y d músculo cardíaco. Las relaciones mec.ibólicas entre los tejidos son nlll}" complejas y \"a.Óan
con el escado fisiológico. ripos de dietd. o circuruc.incias pa..to!Og:icas.
En la flgwa 1-24 se .señalan algunas de csras imerrdacioncs. q ue se desarrollarán en capículos succsi\•os.
REGULACIÓN DEL METABOLISMO
El mctabolisn10 no es u n proce.so rígido, sino que debe
adaptarse a las variaciones nurricionalc:s y fisiológicas. Entre
los mecanismos de concrol cxiscenres, el p rimero es b. ase..
quibilidad o disponibilidad de los nucriemes en las células o
comparómcncos celulares; pero existen, adc:rnás. otros procesos de regulación q ue se realizan a nivel de la actuación de
HiGADO
MÚSCULO
--~ G ucosa ---1~
-
~
Triacifglicerofes
:d
Ácidos grasos
r---Glicerol
TEJIDO
ADIPOSO
Aminoácidos--------~
fitura 1-24. Algunas interrelaciones metabólicas entre higado.
músculo.y tejido adiposo.
Funciones > metabolismo de-los nutrientes
1
-~--~1
las c.nzim35. En cualquic-r caso. conviene distinguir c:nrre los
mecanismos que operan a nivel celular (que son comunes a
la gcner•Udad de los seres vivos) y los que se ponen de maní·
tiesto cu.ando interesa una rc:gulación a nivel de un organismo superior.
De una manera muy general, puede c.scablccerse que la
mayoría de las enzimas que intervienen en las vías mecabóJi..
cas siguen una cinCtica hiperbólica. es decir, que carecen de
propiedades regula.doras, actuando sii:mp rc con idéntica actividad. Suelen tcni:r buenas características cinérias (baja
consiame de Michadis [K.J, es decir, gran afinidad por su
sustrato. yalca ,-elocidad m:áxima) r se encuentran en canfi ..
dadcs .suficientes, sean cuales sean las condiciones flsiológi·
cas.. Por otra parte, cxiscen algunas cnzin1as que poseen ca..
ractcríscicas moduladoras. de manera que varían C"n su
actividad de acuerdo con las circunscancias. Estas cnzin1as
presentan generalmente cinéticas sigmoideas (tnzi111as 11Jos1i..
rirllS) y se encuenrr.in situadas al principio de las vi.as mera...
bólicas. siendo en cada caso la primera 1t1cción específica de
b ruca en cucS<iÓn (fig. l 15).
No obscance. c..xisce cambién la posibilidad dC' que una
enzima pueda desarrollar funcione.s reguladoras sin estar sometida a variaciones en su accividad, lo que resulta posible
gracias a su.s propiedades cinécic.as y su localización ásular.
Es el caso, por ejemplo, de la gluroqrú111ua (GK) hepácica,
en conrraposición con la luxoqumaJO (HK) de los ccjidos
periféricos. Ambas enrimas tienen un mismo susrraro, la
glucosa, sobcc la que actúan formando glucosa-6 -fosfaco
ffig. 1-261.
La glucoqumas.t y la hcxoquinasa cicnen vdocidadcs
máximas similares, pero la Km de la glucoquinasa es muy
superior a l:i de la hexoquin.asa, C'S decir. la glucoquinasa cíe..
ne mucha menos afinidad por la glucosa que la hcxoquinasa.
Esta úlcima enzinta accúa con gran eficacia sobre la glucosa
capeada por las células de los ccjidos periféricos (su K,,. está
en el rango de las concencracioncs pl:asmácicas de glucosa).
En cambio. como la K,,. de la glucoquinasa es mucho mayor,
la fosfo rilación de la glucosa en los heparocicos sólo se realiza
si sus conc<ntracioncs son muy grandes (como ocurre dc,s..
··················-;---
Umbral
::::::=:::==
b
[SJ
Pttur• 1-25. Cinética •michaeliana• (al yciné-tica sigmo1de lbl.
v~..,
(%J
HK
100 ......•...... · :;
· ·- - - - - - - - -
GK
50
[Glucosa)
1-26. Propiedades cinéticas de la hemqumasa IHKI y la glucoquinasa lGKI. K: constante de MKhaelis.
Figln
pués de comer). tniciándOS< asi su metaboliución. Como se
verá más adelante, esca ntctabolización supone su rrans:for·
ntación en marerialcs de rcscr.-a, como el glucógeno o los
rriacilgliceroles. que se podcin urilizar por los ccjidos periféricos en los periodos imerdigesrivos. Cuando la cantidad de
glucosa que llega al hígado es escasa no hay merabolización.
permitiéndose que acuda a la circulación sistémica y sea uci ..
)izada por los dt"m:is ccjidos.
Aparte de algunos casos concreco.s como el que se acaba
de nlctlcionar. existen dos formas funda.n1entalcs de regula..
ción enzimática: la regulación de la acchid.ad y la regulación
de la canridad de la enzima.
Regulación de la actividad enzimática
Existen varias pos1bilidadC"s para regular la actividad cnzimá....
cica. Enrre codas ellas., m<rccen especial atención la regula..
ción alostérica y la regulación por modificación covalC:"nce.
Conviene destacar que la regulación alosrérica es un meca..
nismo de control mcc:ibólico uni\'ersal utilizado por codo
cipo de organismos. Se mua de un cipo de regulación que
obedece aclwivamente a señales cclularc:s, conto la concen ...
cración del .s ustraco o la existencia de inhibidorcs o acnvado~
res a lostéricos.
Las enzimas al(Mcéricas son los candidatos ideales par.i re ..
guiar una vía mccabólica porque:
l . Modulan su actividad de acuerdo con las concentra...
cioncs de suscraco (cícero umbral) flg. l 2S). Por lo ctnco,
mienrras no cxis1a suficience cancidad de suscraro habrá muy
poca actividad enzimática y no funcionaci pr.ícricamence la
vía n1etabóJic:i.
2. Modulan su actividad de acuerdo con las concentra..
cioncs de efectores aloscéricos diversos. Aunque cxiscen mu ...
chas posibilidades, el ciso más corriente de regulación por
efcccorcs aloscéricos es 13 inhibición de la primera enzima
especifica de la vía merabólica por acumulación de producco
final (inhibición ftcd-bark o rcrroalimcmación)
1 .2-1.
(fla.
J
Bases fi.siofógicas y bioquirrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
A-
l
a-
e-
o-
-
1
[f]
,....., 1·27. Inhibición por retroalimemación negativa /leed-bdck/.
Se C'\'Íca así la form-aciOn excesiva, innecesaria e incluso noci.,.,, de dicho producto final y de sus precursores inmedia<os
al impedir d funcionamienco de I• "fa metabólica desde el
principio. E.s imponante señalar que el producto final de
una \•Ía mccabólica. no suele parecerse csm1crunlmenn: al
susrraro de la primera enzima. Por dio, no hay posibilidad
de inhibición por compeccncia de esce producto final con el
susrraco en d cenero activo de la enzjma (inhibición compcriri'':l). Hace fulra, por lo tanto, un efecto inhibidor de tipo
alosrérico. en el que el inhibidor acrúa en un sirio distinto al
cenrro activo. Muchos efectores aloscéricos son nucleóriáos
energiriros, como ATP, ADP, AMP, GTP. etc. En gcncr•I,
las cnzin1as reguladoras de vías cat.i.bólícas se inhiben por
ATP y se activan por A.MP o ADP. ocurriendo lo contrario
en el caso de las rutas anabólicas. Es dccis. d csudo cnergé·
cico de una célula es capaz de conuolar de alguna mancra c.I
funcionarnicnco de su metabolisn10.
Sin embargo, la actividad metabólica de una célula no puede regularse independientemente del conjunto del organismo.
Por eso, las sc:ñalcs de regulación exclusivamente celulares no
son suficicnrcs e incluso pueden ser concr.iproduccnccs en una
siruación determinada. Por ejemplo. la degradación del glucógeno hepático no debe estar regulada únicamence por señales
celulares como los nivdcs de ATP o AMP. En efecto. ocros
terricorios del organismo pueden ncccsicar glucosa hepática
aunque los heparocicos estén cn perfecto cscado energécico.
Por e.so, existen proccdimicncos peculiares cn los organisn1os
superiores que ajuscan d mecabol.ismo celular a las neccsidt·
des del con1unco. En algunos casos se recurre a señales ncrvio-sas. pero gencralmcnce intervienen las señales hormonales. En
ambos casos. la regulación aloscérica es sustituida por la rcgu·
lación por modificación covalcnrc.
Conlo se describe en los capítulos 3 (Comunicación in...
tercclular: hormonas. eicosanoidcs, fuctorcs de crecimiento
y citoquina.s) y 4 (Señalización intracelular) del tomo JI, tan·
to las señales nerviosas como. cspccialmence. la.s horn1onales
originan la forn1ación cclular de ~segundos mcnsajcros1t,
como el AM P ciclico. Y escos segundos mensajeros escimu.lan a su vez a enzimas específicas. generalmente qu.inasas.
que cacalizan la fosforüación de las enzimas sujetas a regula·
ción. De este modo, se con,·icrte a una proccína enzimááca
sensible a efectores alostéricos inuacdularcs en una forma
insensible a éstos y que es más acci\'°a (o nlenos acri'"-a) que la
forma ancerior.
El ejemplo n1ás caracterísdco de regulación por modifica..
ción co,-aJcntc es b que se rcaliz• sobre la Josforilasa del gltt·
rógmo, que se describe con detalle en el capírulo 3 [Mcrobolismo de los hidratos de carbono) y de la que adelantamos
algunos aspccros básicos ifl¡. l !&·.
La fosforilasa dd glucógeno <icne dos formas. denomina·
das •a• y • b·. La fosforilasa b puede considerarse la protdna
enzimática sensible a los efectores alosté.ricos {fundamcncal..
menee AMP y glucosa-6-fosfuto), que inílu¡-en en su conformadón espacial. a rravés de las formas R (activas) y T (inacci\.-as). modulando de esca manera su acti\•idad. Por otra
parte, b fosforilación (por ,1a hom1onal) origina la conformadón acriw (furma R) que denominamos fosforilasa a.
Esra enzln1a es acci\'a con independencia dc las scñalc.s aJos..
téricas celulares, siendo neccsaria una nuC\>a reacción quími.ca. caralizada por una fosf-a.casa, para volver a reproducir las
condicioncs de partida.
La fosfurilasa a_es, por lo canto, una c:-nzima acci\"'3. que \"'.l
a intetvenir .. diligcntemcntc• en la degradación del glucógc..
no. sin .ih-acer caso• de las señales cclularcs. _..-\si, por ejemplo.
en condiciones posprandialcs. con las células hepáticas t':n un
buen estado energético (altos niveles de ATP y bajos nh·clcs
de A}.I P), b fosforilasa b estaría inacri'"'• en su forma T . La
liberación de adrenalina o glucagón, sin embargo. daría la
soñal de degradación de glucógeno al pasar la fosforilasa b a
fosforilasa a, con independencia del estado encrgéc-ico ct":(u...
lar. proporcionando inn1ediacamcnce glucosa a la circula...
áón.
Regulecion de a concentración enzimatice
Los cambios en la velocidad de una vía mecabólica se realizan casi inscanráncamt':nte en el caso de una regulación aJos...
té-rica, donde se modifica la actividad de una c.nzlma por
simple presencia o ausencia de un dc:cerminado mccabolito
(o. más. exaccamente. por \.'":UÍacioncs en su conccnuación).
Asi. por c:jen1plo. un aumc:nco de la concenuación dc:-1 inhi..
bidor produce un dc:sccnso inmediato de la accividad enzi ..
mácica; pero l.i actividad volverá. a recupcr.irsc: de ínn1cdiato,
si descic-nde la conccncración del inhibidor.
AtLnquc: la regulación por modificación covalcnce requie·
re c1 concurso de •·arias re.acciones cnzin1áticas. éscas se pro-duccn rápidan1cnte en rcspuc:-sca a bs señales excracelulares y
tan1bién a rápida la recuperación de las formas inicialcs.
Para conseguir una regulación menos cransicoria no basta
con modificar la acúvidad: hay que recurrir a modificar la
cantidad de n1oléculas enzimáticas., es decir. b concentra~
ción de enzima.
Los cambios en la concencración de una proteína cnzimá ..
rica se pue-d.-cn conseguir modulando la velocidad de su sÚ\...
AMP
1
Glucosa6-losfo.c
1
¡
2AOP
2AfP
J
\...
2
(
2Pl
fonnaR
f<lfTM T
(activa)
(inactiva)
p
~
p
forma R
{actr.ra)
~
fosfoti!asa b
fosforilasa a
Atura 1·23. Esquema simptifi<ado de la regulación de la fosronlasa
del glucó_geno por mecanismos alosténcos (11 y ¡¡or m-0dificación covalente 121
Funciones
tesis o de su degradación. El aumento en la \~eloddad de
síntC'sis de una enzima se llama ináurtió11; la disminución en
la \'clocjdad de .sínt<:SÍS se denomina rrpmió11. Se rrata de
procesos muy complejos que afC'cran la expresión génica
(cap. 8. Regulación de la expresión génica en organismos
eucariota.s.. romo 11). En las bacrerias, estos cambios están
ene.aminados fundantenralmcnrc a la adaptación al cnrorno
nurricionaL Así. por ejen1plo. en Jos microorganismos es la
propia concenrración de u n nutriente (la lacrosa) la que con·
diciona la inducción de los sistemas enzimáticos que la de·
gradan y pcrntiten su utilizaciOn celular. En c:sros casos, los
c:imbios en la concentf'3ción enzimática son ntuy grandes
l has<a mil ~ccc.s) y muy rápidos (del orden de minums). En
el orgJ.nismo hun1ano. los cambios son n1ucho menores y
mucho más le-neos.
La regulación de la. conccnrraciOn de enzima en el o rga..
nismo humano se produce fundamenralmenrc en los tejidos
que están en conracto con concentraciones \'ariablcs de nu...
trientes (hígado y n\ucosa intestinal). Co1n o se acaba de
mencionar, los cambios son mucho nlenos imporunres que
los que ocurren en bacterias (aumentos. de la concc-ntración
enzimátici que no suelen superar las 20 o 40 veces en los
casos más extremos) y se producen con relativa lentitud
(pueden nccairar muchas horas o días). A rírulo de ejemplo,
se puede mcnc.ionar que una alimenracjón rica en hidraros
de carbono conduce: a una inducción de algunas enzimas
glucolíticas y lipogénicas en el h ígado. De manera semejan·
te. una alimentación ñca en pro1eínas origina el increrncnco
de la concencracíón de las cnzinl3S de la urrogénesis. lo que
fucilira la elinlinación dd amoníaco que se va a producir por
la degradación de los anlino:ícidos.
Es interesante destacar q ue el incremen10 en la concencración de e nzimas puede ser realizado dirccramence por los
propios nutrientes. Así, la inducción de las enzimas glucoli...
cicas y lipogénicas que se acaba de cirar puede ser producida
por la propia glucosa (concreramence, eras su n\el2.boliza..
ción a glucosa-6-fosfuro). Sin embargo, los principales res·
poruablcs de este tipo de fenómenos de inducción son las
hormonas. En el caso concreto que .se describe. la insulina es
la principal responsable de b inducción enzlmácica, sit"ndo
el resulrado fin-..! una ampüficaáón dd efccco de los nurrien·
tes. En general, las hormonas que utilizan esca forma de ac..
ruación son los conicoidc:s y la insulina, aunque también
puede acruar "5Í el glucagón.
La. regulación d( la concentración enzimática suele: rcali ...
zarsc sobre la \•elocidad d( su sínrais (i.náutción o rrpre..
s;ó11), aunque p uede: conseguirse también a través de la n10-
g
RJ;SU
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metabolismo de los nutrientes-
}
dulación de su &gradación. Vale la pena rcsalcar que esre
cipo de regulación está vinculado fundamentalmente a las
células cucarioras. ya que los nticroorganismos no suelen
ncccsirar la degradación de las proteínas "inservibles• , que
se diluven en la masa microbiana por la gran rapidez de
proliferació n .
El principal mecanismo de regulación de la degradación
de p ro1einas cnzinúricas está rt"lacíonado c.o n su ubiquiri..
nación y posterior h idrólisis en el procc.1.S0ma (cap. 7. Sin·
re.sis.. degradación y recambio de las pro1eínas, tomo 1O.
Exisren, además., otros proccdimienros ca.ractcrísricos. Uno
de estos mecanismos lo constiruyc la protección que ejerce
el propio susrrato sobre la enzima. Así, la triprófano pirrolasa. enzima hepática responsable de iniciar b. degradaciOn
del cripcófano, se degrada a poca velocidad cuando cxiscen
c:inrid.ades in1porunrcs de este aminoácido y sólo sufre una
degradación intensa en su ausencia.. Como las e nzimas pro-
teolícic.as son bas.ranre inespccíficas, la resistencia de la rrip-tófano pi rrolasa a la proreOlisis se debe a un cambio confor.macional inducido por su susuaro. En una linea scmeiancc.
parece q ue algunas cocnzimas protegen Glmbién de la de·
gradació n a la proteína apoenz.im:i.cica. Tal es el caso del
piridoX2l-fosf.uo en relación con las dcscarboxib.sa.s de ami·
noácidos.
O,...u f 01111as ele rel,)lllacián
Las agn•pacio11es n1ulcie11zimátiras aun1en1an su eficacia al
permitir que el producto de una reacción sea utilizado como
susrraro de la siguiente sin abandonar su localización, cosa
que succdt" inevitablemente CU3ndo las enzimas no están
agrupadas. que es la regla g<ncnú. Esms sistemas se dcscri·
ben en d capírulo 3 (complejo de la piruvaro dcshidrogena·
sa) y en d cap/rufo 6 (sincasJ de los ácidos grasos).
Con el nombre de isoenz.imas se designan las enzin1as que
cacallz.an el misn10 cipo de reacción pero cuya conscirución
química es diferencc. lo que repcrcurc en sus propiedades
reguladoras_ Las distintas formas isoczimáricas suelen locali..
zarsc c-n tejidos diferentes. contribuyendo a s-u especializa·
ción merabólica. Otra posibilidad de regulación la constiru·
ren las denominadas pree1Jzin1as O Z.ÍIJl~llOS. cuya acrividad
no se manifiesta hasta que son somccidas a una proreólisis
limitad.a. que pone al descubierto S\li centros funcionales.
Este tipo de regulación es reli:vance para las enzimas digesrl...
\'a.S y para. los procesos de coagulación .sanguínea. pero ex:is·
ten también cascadas scmc;antes en p rocesos cclulara. co1n o
la apopcosis.
1E~
Los macronutnente'5 {hidratos de carbono. lip1dos y proteinasl son utilizados en el organismo como fuentes de energía y como componentes e-stru(.turales. Algunos elementos
minerales llenen función estructural y muchos de ellos
desempeñan también funciones reguladoras. la mayoría
de las V1taminas tienen derivados ce-enzimáticos necesarios
para la actividad metabólica. aunque dos de ellas. las vita-
rrunas Ay O. modutan directamente la expresión génica_
El organismo humano no es capaz de sinteuzar la amplia
gama de compuestos químicos necesarios para su funcionamiento normal, por lo que algunos de estos compuescos
deben ser aponados por la dteta y san denominados nucrientes esenciales_ En este grupo se incluyen las vitaminas. algunos áados grasos y algunos aminoácidos. Se con-
J
Bases fi.siofógicas y bioquirrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
sideran compuestos semjesenciales. o condicionalmente
esenciales. aquellos que pueden ser sinletizados por el organismo, pero en cantidades insuficientes en determinados
estados de requerimientos aumentados (purinas y algunos
am1noác1dosJ
El organismo dispone de mecanismos que regulan el balance energético, de manera que, si ta 1ngesta supera al
gasto. se produce un almacenamiento de glucógeno y triacilgliceroles. De manera inve<sa. estos depósito,s pueden
ser ublizados como fuente de energía en condiciones de
apDrte 1nfenor al gasto. Es importante señalar. sin embargo. que aunque la composición corporal permanezca constante tingesta igual a gasto). ello no significa que las panes
conslituyentes permanezcan estáticas. Por el conuario. la
may.orta de tos sustratos metabólicos están siendo continuamente uutizados y reemplazados (recamb1-0 o turnover
metabólico).
La obtención de energía a panir de los nutrientes puede
realizarse con et concurso del oxigeno Uosforilación oxidativaJ o en su ausencia lfosforilación a nivel de sustratol. La
fosfonlac1ón ox1dativa proporciona mucha más energía y es
el procedimiento preferente. De manera general. puede decirse que las macromoleculas (proteínas. pollsa'Cáridos y
triacilgticerotesl se transforman en moléculas simples
(aminoácidos. glucosa y ácidos grasos} que, posteriormenre. originan acetil-CaA... Este se metaboliza en el ciclo de
Krebs, produciendo coenzimas reduCJdas. especialmente
NAOH. La oxidación de esta coenzima en las cadenas respiratorias mrtocondriales orig·na finalmente ATP. que es utilizado para toda la actividad celular.
El ATP no se almacena. sino que tiene que formarse at mismo tiempo que se utiliza. Sin embargo, en algunos tejidos.
especialmente el cejido muscular. existe la posibilidad de
almacenar una sustancia que se transforma muy fácilmente en ATP. y viceversa: elcreatinfosfalo_ Con esta excepci6n.
ta imposibilidad de almacenar ATP obliga a su obtención
BIBUOGRAFIA
inmedlata a part1r de tos combustibles circulante's o de los
depósitos de glucógeno o triaalgliceroles,
Los procesos metahólicos se locallZan en distintos compartimentos celulares. Esta compartimentación celular plan·
tea problemas de transpone de- metabolitos y coenz1mas a
través de tas correspondientes membranas. En ocasiones.
los metaboL:tos pueden acceder a localizaciones celulares
diferentes mediante transportadores especificas Otras veces. el problema de transpone se resuelve mediante el sistema de las llamadas utanzaderas•. como sucede especialmente con las lanzaderas de coenzimas reducidas.
La mayor parte de las células del organismo son capaces
de realizar las pñncipales vias metabóUcas, pero existen
generalmente diferencias cuantitat.Jvas en cuanto a su funcionamiento. Como resultado de e-stas diferentes capacidaoes metabólicas~ existe un imponante intercambio de nutrientes y metabolitos entre los tejidos. Los principales
ÓnJanos implicados en estas interrelaciones son el hígado.
el músculo, el cerebro. et tejido adiposo y los eritrocitos,
siendo el hígado el principal responsable del mantenimiento del equilibrio metabóL:co intertisular_
El metabolismo no es un proceso rígido. sino que debe
adaptarse a las variaciones nutricionales y fis¡otógicas. Los
principales mecanismos regulattores se realizan sobre la
actjyidad y la concentractón de las enzimas clave de lascorre-spondientes v~s metabólicas. La modulación de la actJvtdad enzimática se puede realizar por efectores alosténcos, que son sensibles a las señales celulares.. Stn embargo.
la act.tvidad metabólica de una célula no puede regularse
independientemente del conjunto del org_an.i:smo. Por ello.
la actividad enzimática se puede modular también p-0r modificación cova!ente en respuesta a las señales hormonales. La regulación de la concentración enzimática es una
respuesta sostenida a las hormonas y a los propios nutrientes que se realiza fundamentalmente mediante la inducción
de su síntesis.
ral el mc&lbohsmo de los muronuuicntcs y los flu1os de met;aboliLis dift'-rentcs \"Í.l.S, .ui como su rrgul.tción
ROS< AC, C.'8.lli.EltO B. Cot'SO<S RJ, T llClrul KL, Zttcl.Elt TR. Modcrn nuuition in hcalt.h a.nd discasc, 11 " ed. Philaddphia:
Wolters KJui~"t"r, Uppincou WiUianu, 2014.
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Lu propiC'dadcs de los nutrientes. .uf como su digestión, absorción
y mct:.t.bolismo. y .algunos 3Spcctos concn:tos de Lu relaciones C'ntR"
dict;a y cnÍC"rm<d2d.
STRrER i.: BfllG Jt\t, TntOClKO JL Bioquímica, 7• cd. BatccJona:
Rlt""t"ni, 2013.
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clañd:id eicposici\.-oa. y l.i unenid.Jd de su lccruri
tos l trl\-is de
CUk\llllto 8, FINCL-\S PM, T owoA F. EAcyclop<dia of food and
hcalth. Oxford: Acadcmic Prcss, 2.016.
Tato de R'Ícmu:il interrucion:d en cinco \-Olúmencs que abarctn
todos los aspectos de b .tlimmtx:ión. U nurrición y L. s.tlud hum.inas.
Cra.'m' ~1). lA"IL-\.\t-NLT S, ússmY A, Voasn:a HH. lnuoduction
to human nuuition~ 2• cd. Oxford; \~'ilcy-Blacl"i\-cll, 2009.
Texto diñgido opcci.tlmcntc :a. cstudUntcs, en d que se dcullin las
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L\.~IA..\t-Nn: SJ\i, ~{_-\Cl)()X-U.0 l , ROCHE H~·t Nuuitjon & ~1C'tabo­
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RoO'\nll V\V,
B~on
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Bortl.\;.\I
JO.(. KL''Nlll.Y PJ , \Val PA.
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En el c;1pnulo 14 de c:stc cxcclrnte libro se dcscnbc dC' form;a gene-
EOS.
•
Fisiología de la digestión
2
E. Martínez de Victoria :"luñoz, M. Mañas Almendros
y M. D. Yago Torregrosa
fdent1ficar la.s d1s11nta-. ~tnJctura( que rorman la ~red del tracto gasrro1ntestinal
~· desc:nbir s.u.s c.:ir.ic:ter1')t1cJs oan.11omurunc1on..1I~
Conocer los mecaru~mos n~1M('X y humorales que controlan las funciones gastrointestina es.
Descnb1r los patmne. de mot1l1dad ~ l<X d1'>11n1~ ~mentos gastrointestin.lles e identificar
sus iunc1on~
Conocer fas íunc1on<.~ wc~ror.J., de fa mucm.1 gailrointesbnaJ y de las glandulas anejas.
Descnb1r y relJc100.ir las tunct~ de I;,~ d14'j11n1a4'i liccreciones digesbv.is en Ja digestión
y la .1bsorc:ión.
.. Descnb1r las estructuras que p.•r11t1p.1n y l.lcilitan la absorción intestinal.
• Conocer y anahz.1r los diícrl•ntcs procMcx implicadoc; en la digestión y la absorción
de lcx m.1c1onutrimtcs
• Descnb1r el balance ~o'lslt01nlt..~11nal de Ouicltx .
CONTENIDO
~l
SKllKIOMS 01Gl5Tl\AS
itU u U\.."-"-"""
OfflNICION Y O&GA.'llZACJÓN ANATÓ"411CA
OH TUllO OIGLSTl\'O
lfGULACION (}( IAi fUNCIONIS Dfl TU80
OICSTl\'O
'°'"'
ReguLKton oen
Re.:ul.&elOO humor•I
Re.:ul.lrnln neuruhurnnr"1
MOTILIDAD
un
TUBO OlCESll\O
o\1.a.<lJC.K:IOn
Dei;luuon
Mollhdad ¡:astr1c.
\'omHo
Mol1hdad del mte<llno ck~¡:odo
rv\ot1ltdJd del 1nt~l1n<> ~ru.....o CX1ec.1c1ún
Secreción 5.111\al
Secreciones g.ístncas
5ecrecíón p.>ncre.itic•
Secreción biliar
~reciones intestJn.lles
' Tl "' ~ A.B!iOllCIÓN
Aspectos .matomoiuncion.Jes
\lec.mismos generales de id digest1on
~
la atxorción
Digestión ' absorción de Jos h1dral0> de c.rb<>110
Dir;esttón ,,. absorción de las pr0le1n.n
Digestión ' absorción de los bp1dos
Balance de fluidos en el ap.:irato gastrn1nteshn.il
INTRODUCCIÓN
DEFINICIÓN YORGANIZACION ANATOMICA
DEL TUBO DIGESTIVO
EJ sisccma gasrroinccsclnal o digcscj\•o es cl encargado de preparar los alimentos ingeridos para que sus componcnrcs, los
nucricnccs, puedan ser incorporados a n uestro n1cdio inté'r...
no y lleguen a <odu las células para ejercer sus fu nciones de
aporre de energía (h idmos de carbono y Upidos), cstrucru·
rales (lipidos, proteínas y minerales) y reguladoras (minera·
EJ sistema gasuoinccstinal c-n el hombre incluye el uacco
gascroimcscinal (cubo digcsciYo o tracto digestivo) y las glán·
dulas anejas.
El rubo digestivo comienza en la boca y termina en el
ano. A lo largo de su recorrido (u nos 9 - 1O m ) cxiscen una
les y Yicaminas). El papel funcional de csce sistema es im ..
prescindible para la n u trición de un individuo. No debe
serie de sc:g:men1os y esrrucrur.u diferenciados que cumplen
olvidarse que la luz dd rubo digcstirn fo rma pane dd medio
externo.. por lo que su pared. así como las esrrucruras que lo
componen, dcsemp<:ñan un impon2me pap<:I de barrera de·
n ico.
un pap<:l específico en la función global de cs<e sisccma orgá·
dmedio.
Para realizar su funció n , el aparato gasrroinrcslinal utiliza
Dichas esrruccuras son. en sen cido oral-aboraJ. las si...
guien1c.s: boca, furinge, csófugo. estómago. intcsáno delgado, que a su va. induve crc.s scgmencos (duodeno. \·cvuno e
íleon) e lntesóno gr~o que se subdivide en acSo.~ colon
ascendence, cransverso, desccndenrc y sigmoideo, recto y
u na serie de procesos que cimcn como objetivo manipular
ano.
los con1poncnccs alin1cncarios de forma que se rransformc-n
en compucscos que puedan ser incorporados al medio inrcr...
Las gLindulas a nejas son las glándulas sali,...Jes, d pán·
cn:as y d híg;tdo (incluida la ' ·csicula biliar).
La csrructura histológica de la pared dd rubo digcstfro es
fcnsiva. fn:ncc a agresiones y csómulos nocivos presentes en
no sin que se afecte de- fom1a significativa su composición y,
por lo canco, la hon1eoscasis4
Estos p rocesos son cualro: motilidad. secreción. digestión
y absorción.
L.t moti/ida,/ se encarga, por un bdo, de la manipubción
mccánica de los alintencos. disminuyendo su can1año (mas..
ricación y rcrropropulsión gáslrica) y, fXlr otro. de hacer progresar en scnddo oral ..aboral los alimcnlos o sus productos
de degradación con un patrón que permita su Óptimo 1.raca~
m icnro químico y la incorporación de lo.s nutrientes al me·
dio inccmo (dc_glución. '-acian1iento gástrico, motilidad in..
<cscinal, ddi:cación).
Los procesos de s~neción se encargan de aportar s usran..
cías (ácido y enzimas) que intervienen en la p reparación (de..
gradación) de los componc-ntcs alin1cntarios para que puedan ser incorporados al torren te .sanguinco.
Tanto Li motilidad como la secreción gasr:rointe.scinalcs
cscin reguladas por d istintos mecanisn1os (nerviosos y hormonales), que reciben información sobre las caracccrfsdcas
del con tenido Ju.m inal (acidez. osn1ol::iridad, composición
quimica. fuerza iónica. cte.). para ajustar estos procesos y
mantener unas condiciones óplin1as para la digestión y la
absorción.
La actuació n conjunt::t de los p rocesos de motilidad y se..
cn:ción permite la correcta tÍJgt'Jrión de los alimrncos. e.s de,.
cir, su cransformación en n1oléculas que pueden absorberse.
En c:sce proceso~ cambién intervienen cnzin1.as ligadas a la
membrana y ciroplasmáticas de células de la pared g:mroin·
cc.stinaL
La absorción de los nuuientcs y fluidos termina la función
digestiva. Este proceso consiste en su incorporación a1 l<>-rrencc circub.torio medianle distintos mecanismos de tran,s...
diferente en los distintos scgmcn1os que lo componen. aun...
que aiscc u n patrón común que se rcphe en roda su longi ...
rud (!Je. l· 1 '·
La 11111com es la t.-apa más interna. Está. subdividid.a en
varias subcapas. La más inle rna. <n concacco directo con l-a
luz g:asrroimcstinal, es d epiulio, capa simple de células epi·
<diales csp<:cializadas. El cipo de epi<dio YarÍa en función de
la región o segmento considerado. La lá111ina propia es una
capa n1ás externa de ccjido conccrivo laxo con fibras de colágeno)' dastina. llene gran canridad de glándulas, ccjido lin·
fálico y células inmunocompcrcnta y esrá p rofusamente
"-ascularizada. En la e.ara m-ás exrcrna se sitÚa u na delgada
capa de músculo liso. la 1num1laris 11n,co.sa~~ con fibras circu..
lares internas y longicudinalcs cxremas. La actividad con·
crácril de esca capa da lugar a los pliegues o csrri35 mucosas.
La capa siguiente hacia la periferia es la rub11111co.sa, de
forma irregular y fo rmada por ccjido conccriYo fibrodástico
rico e n fibrJS de coligeno y dastina. al igual que la lámim
propia. En es<a c.pa se sicúan algunas glándulas, aunque sólo
en esófago y duodeno. En d la también se incluyen ,.....,,
sanguíneos y haces de fibras nerviosas.
La siguiente- capa. hacia d exterior, es l::i 11111sculnr n.-rer11a.
responsable de las funciones mOlor.is dd rubo digestivo.
Esrá compuc:sca, a s:u ._..cz. de rrcs capas; las dos más intc-mas
cscin consútuidas por células muscula.res lisas dispuestas en
sentido circular; son la cirrular interna densa. con célul3S pe..
queñas y csrrcchamcnte cmp::iquct.adas y Ja cin:ular (X'Rrtla.
La siguiente capa es la musmlar longirudi11al en la que las
fibras musculatcs lisas se disponen e n d scmido dd eje mayor dd mbo digcsavo.
pone localizados en las células cpicdiaks de la mucosa dd
La capa más cx1crna a la stTOsa, denominada ad11entiaa
cuando se sitúa en órganos recropcriconcalcs. Está capa 01á
tracco gasrroinrcstinal.
En esce a.pirulo se cscudiarin los mecanismos básicos de
codos los procesos del sistema gascroin tcscinal y su Rgufa. .
formada por <ejido conectivo y se halla cubima por células
ep1Cdialcs escamosas de la boja visceral del p<:rironeo.
Adem:is de las cscructuras cfradas, la pared dd mbo d igcs-
ción. En ocros capículos del rratado. dedic.dos a cada u no de
los nmriemes y al balance corpornl de fluidos. se profundi·
zará en aspcc1os concrC"tos de su tr.uamicnco c-n el aparato
rjvo tiene una gran densidad de nc-uronas profusamente inrcrconeccadas que fo rman lo.s dcnon1inados plex1Js 11ervi01os.
ExiSlcn dos ápos, los que comicnen ganglios (ganglionares)
digescivo~
y los q ue no comicnen ganglios (aganglionares). los dos m:ís
Fssmlogfa de la diganón
2
MUCOSA
MUSCULAR
EXTERNA
SEROSA O
ADVENTICIA
f"IQl'I 2· 1. Esquema de t1n cone tongituó1nal de la pared del aparato gostroin1esttnal. Estructura general de las distintas capas.
imporcantcs son cJ plexo "'ientérico (de Aucrbach). que se
sitúa cnrrc l:is capas de mítsculo liso circular externa y longirudinal, y d plexo mbmttcoso (de Mcissner). Ambos son gan·
g1iona.rcs. También existen pJc.."Cos mucosos y sub.serosos. El
conjunto de csros plexos ncr•iosos coruriturc el sisccma ncr..
vioso entérico (SN E). uno de los. componentes del sistema
nervioso autónomo (SN A), que S<: estudiará con más dccaUc
más adelante.
La irrigación de la pared dd rubo digcsci\'o proviene de la
circulación csplácnic.a. cuyos principales "aros son las anc_..
rias celíaca. mesentérica superior e inferior.
REGULACIÓN DE LAS FUNCIONES
DEL TUBO DIGESTIVO
Las funciones del rubo digesr-tvo están coordinadas y regula..
das por dos ñpos de mecanismos, nerviosos y humorales. la
regulación nerviosa b llc\'a a C3bo d SNE y las ocras dos divisiones dd SNA (parasimpádca y simpá1ica) que ineo'an la
pared dd mbo digestivo y las csrrucruras cfccmras simadas
en dla. La regulación humoral implica la liberación de me·
diadorcs químicos por células cndocrin3S que llegan a las
células cfcccoras por disóncas vías.
En gran medida. la regulación de las funciones digesiivas
es inrrínseca, es decir, que las cscrucruras reguladoras {afc:..
rcncias scnsori.t.lcs, centros inccgradorcs. células encerocndo-crinas y células cfeccora.s) se encuencran en d propio cubo
digestivo. No obsrance, aisce una regulación cxtn'nscc:a me..
diada por células endocrinas y neuronas que se sicúan fuera
de las cscrucruras digestivas.
Regulación nerviosa
La regulación nerviosa de la acóvidad del aparaco g;istroin ..
tcsrinal. como ance.s se indicó. corre a cargo del SN E y bs
divisiones parasimp:idca y simpática del SNA. Escos meca..
nismos nerviosos de concrol inccrvicncn, 31 igual que los hu..
morales, en la regulación de bs actividades mocoras, secreco..
ras, \"ilSOmocoras. inmunicarias y absortivas del cracco
digcscivo.
Inervación del aparato gastrointestinal
Inervación extrínseca
Se realiza a través de las divisionts parasinlp.lrica y símpácica
dd SNA iflg. ?-2!.
La inervación pamsi'1npátira motora o cfurrnu: la consti·
ruye d neo·io \':lgo y los nervios p<lvicos. cuyas fibras provie·
nen dd 1aUo encefálico (bulbo) y de b médula sacra, rcspcc·
ch.-amcnrc. Las fibras pr~nglionarcs hacen sinapsi~ de
forma mayori1aria, con neuronas dd SNE desde d esófago al
ano. E.'Cistc 1ambién una inervación afcrence que procede de
discincas c.srruccuras rece-peoras localizadas en la pared gas·
croincc:stinal y que conduce información sensorial a los cen ...
eros nerviosos de la médula y d encéfalo.
La inervación si111pdtir.a 1; conscicuyen fibras procedentes
de la médula espinal coraoolumbar (csplácnicas) que hacen
sirupsis en los ganglios prcvcrrcbrales (celíaco~ mcscncérico
superior e inferior) y se d irigen hacia la pared dd aparaio
gasrroinccstinal. donde contaccan en su mayor parte con
IEI
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
-------------------------~
I SNC
SNA
1e. .-- --c(
••>--- --<(
••..----ce
ti.euron.a:s aferentes
ln1emeuroaas
foa@uron.as
efector~
S~A
• ( Uimu:los
químicos
• Estinw!os
Gang110
prevertebraJ
rt'll!c.átUCOS
• Estimtilos
!érmicos
LUZ
Plexo
Plexo
MUCOSA
miente.neo submocoso
fi9ara Z-2. Esquema de la 1nervati:ón y los mecarusmos de regulacrón nef'Vlosa extrinseca e 1ntrinseca de las funaones del tr&to gastrointestmal Efectores: a: cétula secretora exocnna; b: vaso sanguíneo; e: fibra muscular lisa~ d'. célula del sistema inmunrtario; e ~ célula endocnn.a;
SNA: sistema nervioso autónomo; SNC: s¡stema nervioso central; SNE: sistema nennoso entérico_
neuronas dd SNE r algunas dircccamcmc con células efectoras {secretoras~ de músculo liso, ccc.). También existen afe ..
rencias simpáticas.
largos. Los n:flcjos cuyos componentes y ejecución se loe.ali~
zan en d SKE son los rdlejos conos que no salen dd rracro
gasrroimcstinal (flc. l-l).
Inervación intrínseca
Regul.ación exrn'nseca
Esní a cargo dd 51''E. Esca parte dd S~A no sólo inerva es·
cructuras de Lt pa~d gastrointestinal, sino también las glán ..
dulas anejas (salivales. páncreas y vesícula biliar) lf"og. l ·l).
El SNE csci csrrucmrado en eres grandes plexos g:mgliona·
res y '-arios plexos aganglionarcs que se reparten por codas las
cipas de la pared gasrroimescinal. Además dd plexo micméri·
co (de Auerbach), siruado cnm: las capas circular y longimdi·
nal de la n1uscular externa. el subn1uooso se dhide en dos
plexos, uno localizado cerca de la >muct11aris mucosat (de
~icis.sncr), más inrcrno. y orro, más CX[ano, en conracto con
la capa de músculo liso circular (de H cnlc). En d hombre se
ha descrito un tercer p lexo inccrn1cdio ene re los dos anccriorcs.
Exisccn diferentes cipos neuronales en los plexos inrrínsc..
cos que se clasifican atendiendo a criterios morfológicos,
eléctricos, químicos y funcionales. De acuerdo con estos úJ..
limos existen neuronas sensoriales, intcmcuronas, células
inccrsticialc::s de Cajal, ncuroll35 n1ororas musculares y ncu ...
ronas sccrccomororas y vasomotor.as.
Las neuronas afc-rcntcs parasimpáticas y simpáticas llevan
información sensorial cé-rmica, mecánica y quimica a disrin-tas zonas dcl SNC. De esta manera informan acerca de los
procesos digc-sdvos que cicnen imponancia para cJ ntantc-nimienro de la homcostasis de energía y fluidos y ran1bié:n so-bre las sc-nsaciones de n1alcst:ar y dolor gastrointestinal
El concrol rcAcjo cxrrinscco se superpone y modula los
reflejos locales ejecm~dos por d S :>!E. Estas vias reflejas son
necesarias para la coordinación de la.o; actividades en las que
participan djscintas regiones del trato digcsávo alejadas en ..
trc si, con10 ocurre por ejemplo en el rdleio gastrocólico.
Estos reflejos e ntcrocntéricos uálizan vías q ue \"an desde el
tracto gasrroinrcsrinal y los ganglios pKvcrtc-brales, saliendo
fuera de la red nerviosa imramural (lig. l·li. Escán bien
carnaerizados para funciones de motilidad y son poco conocidos para las arras funciones gasrrointcsánalcs.
Las vías cxtr.tintestinalcs rambién incluyen la comunica..
ción bidireccional emrc el SNC yd SNE, el denominado eje
imtstmo-rm'bro (r-cAejos largos). El S:"\'E se comporta como
u n ordenador con sus propias aplicaciones de fu nciona...
m iento (sofaco"), siendo capaz de p rogramar discintos pa·
rrones de funcionamiento g.tstroinccscinal de forma indc..
pcndieme de las entradas que llegan del SNC: sin embargo.
este ú ltimo puede n1odular estos programas.
Regulaci ón nerviosa de las funciones digestivas
Las incr\'acione.s cxrrínscca e inrrínscca {S~1:) modulan e
integran las funciones gasrrointestinalcs de mocilidad, .sccrc ...
ción. absorción. flujo de sangre: y rc:spucst:is inmun itarias a
rra,·é.s de parrones o rganizados de comporcarnicnto q ue in ..
cluycn mecanismos rcAejos y p rogramas ntoron:s.
Los n:Aéjos Oéf\iosos mc:-di:ados por la inervación cxrrín..
seca. donde la información y la respuesta llegan al sistema
nen·ioso ccmral (SNC) y salen de él, se denominan reflejos
Regulación 1n1rtnseca
Está n1ediada, de forma m.ayorir.aria. por reAcjos conos y
programas de comporra.micn co moror inrranturala; los pri-
( "1'1' 1 11 1
Ftsiología de la digesbón
meros dependen de enrradas scnsori:ales, y los segundos se
ponen en marcha de forma cíclica en función de las necesidades dd sisccma.
En los ri:íltjos conos intrÍnse<:os, codos los componenri:s dd
reflejo (vía afi:rente, n:d lnterncuronal integradora y elementos eferentes) se encuemran en d cubo digcscivo (fl¡. 2 2).
L:as neuronas sensoriales, junto con las células endocrinas
e inmunitarias, funcionan como una red de vigilancia que
dccecta los diferentes csrímulos y agresiones que llegan al
tracto gasrrointcsrinaL Escas neuronas pertenecen. al menos,
a eres mod2lidadcs sensoriales: quin1iosensibl.:s.. nlecanoscnsiblcs v tcrmoscnsib1es.
i..a; inr.:rncuronas. donde se produce Lt integración de la
información y la elaboración de la respuesta, son de dos ci·
pos básicos: ascendentes y descendentes.
Las neuronas eferentes (efectoras) se clasifican en motoras
musculares, sccrecomocoras (incluyen las \'350n1otoras) y
aqudla.s que inervan a las células entcrocndocrinas (incluidas las células dd sistema inmunitario gascroinrcstinal) (fig.
l -2.
•·•l.
Las motoras musculares inervan las capas n1usculares de
la pared y pueden ser excitador.>.s e inhibidoras, provocando conuacción o relajación de )as fibras n1uscularcs
lisas. Las inhibidoras tic-nen una descarga cónica, por lo
que la contracción de la muscularura gastrointestinal de ...
pende del escado de actividad de estas fibras. Normalmente c-srin silenciosas c-n sentido aboral (cxccpro en el
vómito). ~luchas de las alccraciones mocoras dd rubo
digestivo SC' deben a problemas funcionalc-s de cstas neu-..
ronas, como algunos tipos de estreñimiento crónico idiopácico o bien acalasia.
• Las sccretomororas y vasomocoras están conecradas directamente con las afcrencias prin1arias intrínsecas y se
localizan de forma preferente en d plexo submucoso.
Existen dos tipos. dependiendo dd neurorransmisor que
apresan: colinérgicu y no coJinérgicas.
• Las células encerocndocrinas. localizadas en la mucosa, se
acti\l~ln por esón1ulos luminales y liberan sus me<:liadorcs
químicos que afectan a las a1Crencias primarias incríns<:·
ca.s (y tan1bién extrínsecas}, canro cxcicadoras como inhi ...
bidoras (fi¡. 2 21 . Es= célul:is prcscnran, a su vez. una
densa inervación procedente de fibras cft.croras inuínse·
cas. La fisiología de cstaS vW- es poco conocida, cxccp-mando la de las células G (secretoras de gascrina), bs cé·
lulas D (secretoras de somatosmina) y las células entcrocromafincs (S<."cretoras de 5-hidroxitriptaniina, taquici·
rúnas, bradiquinina y prostaglandinas).
•
Para rc.1lizar sus funciones, los distintos cipos neuronales
del S:-.:E distribuidos por los distintos plexos tienen un códi·
go químjco. c:s dC'cir. que estas ncuron:as expresan una com ..
binación de difercnccs neurotransmisores (más de 30 dife...
remes). E.sce código químico depende dd tipo de neurona,
de la especie y del .scgmemo gastrointestinal Una de las ca·
racurÍS<icas de este código es su gran plasticidad. especial·
mente en condiciones fuiopatológicis. En la bbla 2-1 se
recogen los principales n1ediadorcs sinápc:icos que constiru·
yen d código químico funcional dd SNE.
2
Regulación de las lvnciones de motilidad
Las funciones de motilidad son reguladas por rdlejos exrrÍn·
secos, en los que participan el nervio "'38º· los nervios cs...
plácnicos y pélvicos, asf como reflejos inuínsccos mediados
por el S~E. La inervación cxcrínsc-ca actúa indírcccamcnce
sobre d músculo liso de la pared gastrointestinal. modulando la actividad de las neuronas dd plexo micmérico.
El m1ismlo liso gastrointesti11al, responsable de las funciones de n1otilidad, prc.sc-nca una serie de ca.ractcrisñcas mor·
fológicas y funcionales básicas y orcas dependientes de la rcgiOn donde estC siruado. Las células musculares liSJS se
agrupan en haces ramificados en los que las celulas se en·
cuencran funcionaJmcnce acopladas. dentro de e.ad.a haz.
gracias a las uniones que exiscen entre ellas.. que accúan con10
áreas dC' baja resistencia eléctrica, lo que fuvorecc el paso de
la excitación de una célula a oua. Su inc-r\'ación se realiza por
fibras neIViosas con varicosidades-, a lo largo de su recorrido.
de las que se libera el neurotransmisor.
El potencial de membrana en reposo de e5tas llbras mu.scula~s no es conscantc- y sufre oscilaciones que constiruyc-n
las denominadas ondas lentas (o n·11no elictrico básico). Esras
ondas son generadas por células marcapasos. las dl11/as m ·
tmríciala de Caja!, loctlizadas en diferentes lugares de la
pared digestiva, aunque. de fom1a especial, en la capa muscula.r externa. La amplitud y. en menor medida. la fn:ct1C'ncia
de C'SCas ondas lencas cscán moduladas por la inervación ex ..
trínscca e incrlrucca... En la mcscra de n1á:<lma dcspolariz.a. .
ción de C'S-tas ondas lentas se pueden generar potenciales de
acción responsables del incremento en b fuerza dc- conrrac·
ción dd músculo liso.
Cuando aparece un c-súmu1o, escos potenciales de acción
son más frecuentes, o bien desaparecen por hipcrpolariza·
ción de la membrana de la célula muscular lisa, dependiendo
de si d estímulo es excirador o inhibidor. Todo dio se tradu·
o: en cambios c-n la fuerza de conrracción de las fibras mti.sculares.. mínima cuando sólo aparecen las ondas lencas, y qucva aun1cncando confOrme lo hace la frecuencia de dc-scarga
de poccnc.ia1cs de acción supcrpucscos a ellas.
La contracción de bs fibras musculares lisas y la motili·
dad son el resultado dd componamicnco integrado de, al
menos. rri:s cipos de célul:is: cc'lulas musculares Lisas, célubs
intersriciales de Caja! v células dd fuctor de crecimiento alfa
derivado de las plaqu~tas (PDG F ·a) que forrrn:m el sincitio
Si r. El componamicnto dd sincitio SIP y. en dcfiniriva, la
cxcitabüiad v b concractilidad de las fibras musculari:s lisas
son modulados fXlC clcmen[os reguladores como neuronas
motoras cntériCIS, hormonas }' mediadores paracri.nos.
Los trastornos de la motilidad son, a menudo. d resulta..
do de una neuropacía que afecta• .sobre codo, a las neuronas
motoras inhjbidoras~ Entre las alceracioncs que se n:-bcionan
con csra pérdida de control ncn'Íoso están la acalasia, el síndrome de colon irritable. la csofagitis por reflujo. h dispepsía no ulcerosa, ccc.
Regul.aciOn de las funciones secretoras y •1asomoloras
El SN E rambién afecta a las funciones epicelialcs, que inclu·
yen sccicción, absorción, prolif('ración. función de barrera y
IEI
J
Bases fisíológicas ~ bioqu1rrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Tabla 2·1 . lleunnr>n.IT'1sores pre.rn!H u las.sln<ips\s odsl51em• nervtoso 1><1•énco v qu• constlt-Jyell •I códlqu
0111rnlca ~'11' r19@ su fUndoA
Tipo de neuronas
Neurotransm11orn
Función
CGRP. SP. CAJ. calbindina
Detección de cambos (uminales
Ach
Ach. NO. VIP. 5-HT. SP
Ach/NOMP/SS
Ach/5-HT
lnteqración
mtegración
Reflejos motores locales
Reltejos secre1omotores locales
Motoras musculares
Excitadoras
lnh1bidof'as
Ach, ta.qu;quinina:s, calretinina
NO. VIP. ATP. GABA l'I. NPY. PACAP, CO
Secretomotoras yvasomotoras
Ach, VIP. CCK. CGRP. OYN. NPY, SS
Neuronas que inervan cElula:s
enteroendocrioas lenterocromafinesJ
5-flT. taqu.quíninas. bradiquminas, CGRP.
OYN. NPY
Contracción de fibras musculares lisas
RelaJaCLón de fibras musculares lisas
Vasoconstricción, vasodJlata-ción,
secrecJones mucosas
mtegración neurohormonal
Sensoriales
lnterneuronas ascendentes
lnterneuronas df"scendentes
Adt: acetilcoLna; ATP: ad~noS11'1.tnktsfat~; CAi. collir.a acebltra.nsfer.isa; CCK: cotecistoqulnrr..a CGRP:. pé~tido re-1.aclonaa:o con el qe"1 de la calc1tooina; OYN
dmcrflN; ENK;. enceta.unas; GA.Bk.codo y-amlnob<.J.tlrlco;GR?· ~ptldo lacE:rado.. de gastnn3 (bombeSI031; 5-HT: 5-tudroxrtnptillTilfla: NOS: óxido n.tnco s.nusa:
NPV ne-uropépudo v~ PACAP: pE!pttdotl h pofisa.ooattn.art"cr da ll ade-nil:a!o ciclasa: SP:sustJnci.a P; SS. son-;alostat na· vio, ~epbdo ;nrestinal vasoacuvc-.
dt'.fcnsi,~a. Los reflejos sccrelon1olorcs son iniciados por csti...
mulos luminalcs que aclÚan sobre: n:ccprores mecánicos o
quin1icos.
Aunque aistC'n reAcjos loc.alc:s sccrc-rorcs inrrinsecos. hay
otros en los que inrC"n·ienC"n dlstincos segmentos inccstinales
y JZ)ándulas anejas. El sopone de estos reflejos son elementos
ákrcnlcs mucosos. circuicos inlcgradorcs en los plexos micn....
térico r subn1ucoso que acrivan neuronas cfccroras secrC"to-mororas submucosas. Estas últimas son \'Ías no colinérgicas
que udüzan taquicininas y pépddo intestinal vasoacri,•o
(VIP) como neurorr:msmisorcs prímarios y ATP y 5-hídroxitriptamina CS·Hll como secundarios.
Las aferc-ncias implicadas cn los reflejos vasomocorcs son
acávadas por estín1ulos cérn1icos. mecánicos. isquemia. hi·
poxía. ccc. En dios panicípan neuro112S del plexo submucoso. Su cslin1ulación produce vasodilalación y aumento del
Aujo sanguinc:o mucoso. Las fibras \'asoconstricroras son
principalmente noradn:nérgicas y pcru:neccn al siscema ncr..
vioso simpático.
El SNE. en coordínacíón con señales que provienen del
s~c, ciene un papel critico en el balance corporal de fluj.
dos. Esca regulación nerviosa es necesaria debido a la impor..
canee c.arga de:- fluidos causada por los movin1icnlos de a.gua
y e)ccrrólicos que se asocian con la digestión y absorción de
los nuuicnlcs.
Regulación de las funciones inmunitarias
Existe una CSlrccha relación enlrc c-1 SN"E y <'I sislcn1a inmu ..
nicario digcscivo. Resultado de csla inlc-racción es c-1 cráru1co
intestinal acelerado y los fenómenos de hipcrsccreción gas-croinlcstinat Tanto las placas de Pc-ycr como las células Ífi ...
munocompctenlcs mucosas tienen receptores para los difc,.
rentes ncurocransmisorcs que uciliza el SNE. Se conoce
l:tn1bién que muchas rcspuc.sca.s secretor.is y mocoras del
rracco digc.scivo son sensibles a difcrcnces antigcnos {alimentos. coxinas bacterianas. par.í.sicos. etc.) y que la inflamación
inlestinal conlleva trascomos de n1ocilidad y de otras funciones del sistema gascroinccsánal.
Regulación de otras funciones
La inervación del lUbo digestivo (inrrirucca y c.'Crrínscca)
afecta -a Otr.IS funciones corporales, como la inges-ta de aJ¡..
meneos. Asimismo, csci implicada en l.t función \'CsiruJar y
del esfínter de Oddi a lra\·á de reflejos coHnérgicos que pro,·íencn del duodeno (cntcro"csiculan-.s). También la pane
exocrína dd p:íncreas se afecta por la activíd>d de fibras ner·
,~iosas digestivas (rcflC"jo enleropancrcácico).
Regulacion humoral
El orro gran sistema de regulación de la actividad gasrroin·
ccscinal lo constituyen los mecanismos humorales. En ellos
parcicipan disrincos mcclia.dorcs quín1icos. <'n su mayoría
pépcídos. En funcíón de la célula de orígcn dd medíador y
de Ja rura. que uriliza para concactar con las células diana,
puede clasificarse csre tipo de regulación en ~11doerina. para~
crina y nn1rocri1111 (6g. 2-Jl.
B tracto gastrointestinal se considera el mayor sistema
endocrino del organismo aunque no consricuya una glándu ...
la anacómican1ence difcrcnciada. Su papel GS detectar los
componenlcs prc:scnccs en la luz intestinal. monicorizar el
csrado metabólico que ímpcra en d organísmo y dar lug>r a
las respuestas fisíológicas apropiadis para el control pospran·
dial de la homeoscasis n1ccabóli-ca del organismo en rcspucvca a la comida ingerida. El tracto gasrroincaúnal secreta más
de 20 hormonas y pépcidos procedentes de, al menos,
l O poblaciones diferentes de células cncerocndocrinas. Desde el punto de vista morfológíco y bioquimíco. escas células
son similares a las células gustaávas del epitelio oral: expre..
san un perfil de proteínas scnsoras frente- a nucrienca y se
cliscribuycn de forma solicaria en la mucosa, a lo largo de los
di.stincos scgmencos del aparato ga.suoincestinaL
Desde el punco de vísta funcíonal. las células emerocndocrínas pueden incluirse en dos grupos: a) abimas y b) cerra·
das lfl¡. l-·U.
Las células ~11Jn1H11doai11as abi~nas tienen un polo apical
con n1icrovcllosidades., que se abren al lun1c:n inccstinal r
CAIHLt
Fmolog1a de la digestmn
2
Célula
secretora
Célula
Célula
entetoendocnna
enteroendoc-rina
..... ..
...
•••
•
Paracrina
Vaso sanguineo
Na.iron.a
. -.
Célula
secretora
~"'
••
...•:
Vaso
sanguineo
Endoctina
... ~
•••
••
Neuroc-nna
,...,. !·l. Esq11ema de los mecarusmos unplicados en el con1rol humoral c!el tracto gastro1nteslinal
auavicsan codo c-1 .incho de la n1ucosa ha.na concacrar, en su
polo basolamal, con los vasos sanguíneos de b serosa. Esta
disposición lúscológica les pcm1ice responder a cambios en d
conocnido del lumc-n inct"srinal. Su localización anacómica
abarca coda l.t longitud dd aacco gamoimcscinal desde la
mucosa gásrrica lu.sta la dd imescino grueso. En Lt fit:ura l·' se mucsuan la'° células, su localización y sus produc·
cos hormonales.
Las eé/ulns enteroendocrin.as eerraáas apan:cen incrustadas
en el cpitC"(jo mucOSJ.l y sólo con cacean con los \-..UOS sanguíneos de la ser~ Se ha p ropuesto que csras células dct:ccc.an
c-stín1ulos m-ccánicos~ nerviosos y paracrinos. ya que no pre·
S<nran conexión direcca con el lumen. Los cipos de células y
las hom1onas que S«Tecan se recogen c:n la Gpra 2 .......
Todas ellas inccgran estímulos que: provienen de:
Pmductos de la digestión de los nurrientcs prescmcs en la
luz inceslinaL
Hormonas circulanccs que Ucgan a ua\•é:s de la irrigación
de la n1uco.sa.
Estado mcrabólico dd organismo.
Como ya se ha ntencionado, las hormonas sccrt'cadas por
las células enccroendocrinas encran en la circulación sistémi...
figara 2·4. Células enteroendocnnas del tratto gastrointestinal y hormonas qlle secretan. En Violeta, células enteroendocrinas abiertas; en
rosa. células enteroendocrinas cerradas (v. el texto!. CC: células semejantes a las enterocromafmes; CCK: co!ecistoqwn1na; EC: células enterocromafines; GIP: po!ipépiido glucoinsutinotrópi<o; GLP· 1: péptido analO<Jo al glucagón 1; GLP·2. pépbdo analogo al glucagón 2; 5-KT. 5-hi·
droxitriptamina; PYY: pep11do urosina·tirosina. Células A. D. P. G. S."''· N.1. Ky l d.e la pared gastrointestinal
E
J
Bases fisíológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
a acruando de manera endocrina con\.-cncionaL PuOOcn co...
municar con poblacionacs c.c:lularcs vecinas. incluidos los
cnrcrociros~ a rr.ivés de mccanisn1os paracrinos. De forma
ncurocrina pueden. igualmente, activar \•Ías nerviosas canco
intrínsecas como cxuinsccas enviando información al SNE r
al SKC, rcspccúvamenn:. Se sabe c:unbién que algunos de
ellas proyectan procesos scmcjanta a las dC"nd.riras (ncuro-podos) que se relacionan con un papel neuroendocrino. El
S~E recibe entradas hormonales:, como coltciscoquinina
{CCK) o pépcido an:ilogo al glucagón 2 {GLP-2) proe<dcn·
n:s de células cnccnx:ndoecinas y responde a ellas. ya que
existe-o rcccpcorcs C'spcá6cos para C'SW- hormonas. Asimis...
mo. el SNE puede R:spondcr dirc:cramcncc a los nurricnccs y
no nurricnrcs 3bsorbido.s.
Por úlclmo~ las células cntcrOéndocrinas controlan las
funciones del si.sccrna inn1unirario gasuoincc:srinal )' la rcpa...
ración mucosa. Los produccos hormonales. por eiemplo la
CCK, sc relacionan con procesos infecciosos a rravés de los
TLR y LPS y las cascadas inllamamcias (imerleuquina 6 y
fucror nuclear kappa de línfocicos B [NF-KB)) a través de
rccc:pcorcs específicos que se expresan en c:sus células.
E.s imponame conocer que la dcsrcgulación de alguno de
estos procesos anees señalados puede sc:r dc gran imporcancia
en diversas enfermedades gastrointestinales y mctabóliCJS,
como di.heces. obesidad, síndrome del colon írcicablc. g .....
rroparcsia y, po.siblcn1entc, en la C'nkrmcdad inflamacoria
inccstinaL
E.seas hormonas y pépcídos se: liberan en respucsca a múlriplcs cscímulos prcscmcs en la luz dd cubo gasrroimcstínal,
como la concC"ncración de H• {acidez), distC"nsión mccánici,
conicidad y pn:scncia de produccos de la digcsción de los
macronurricnccs.
La wgi,/ación paracri1111 ocurre cuando una célula cndocri..
na libera un mcdíador químico que llega a la célula drana
difundíendo a cravés dd liquido arracelular. Los efecms pa·
racñnos de los pépúdos digestivos son. en principio. localiza·
dos en la zona de libC"rnción. Sin cn11urgo. estos agentes parJ·
crinos pueden afccrar a ocras células endocrinas, que liberan
hom1ona.s con una actuación en lugares alejados del primero.
siendo por lo canco los efcccos paracrinos rn.is extendidos en
c:ste caso. Un C"jemplo de actuación paracñna es la S<"crcción
de ácido gásc.rico por la liberación de hiscamina en células
,¡po cntcrocromafin de la propia n1ucosa gáscrict, que acrúan
sobre las células paricralcs de las glandulas fúndicas.
La actuación paracrina adquiere especial relevancia en la
accuación del siscema inmunitario gastrointestinal que acá
muy desarro11ado y consriruyc un pocentc sistcn1a de defensa
frence a anágenos alimentarios. par.ísicos y microorganisn1os
pacógenos.
Existen diversos componentes en el siscenia inmunica.rio
gasrroinccscinaJ. como los ganglios mesentéricos, placas de Pe..
yer e inmunocico.s de la mucosa y la submucosa. ~cos dos úl ..
rimos sccrccan distintos mediadores de la inílamaáón (hisca·
mina, prost~landinas~ leucotrienos, cicoquinas) que, por vía
par.terina, afectan a la actividad de: distintos cfeccorcs gascroin ..
restinalcs, como células n1wcularcs lisas, células sccn:tor.u y
neuronas del SNE. La alccradón de csce sisccma de defensa
0C1Siona importantes crascornos g.uuoincc:scinalcs, como la
cnfem1edad c.cJiaca y la enfermedad inflan1acoria inccscinal.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~_____,
La rrgulaáón 11mrocrina se refiere a la liberación de pépá·
dos por células nerYiosac; canco extrínsecas como intrínsecas
de la pared g;i,scroincestinaJ. La actuación de estos agenres
neurocrinos (neurorransmisorc:s o neuromoduladores} se
analiza en otros apanados de c::scc ctpírulo. A su vez, escos
neuropépridos pueden acruar liberando o inhíbíendo la ~be­
ración de otros pépridos hom1onalc:s yl o parncrinos.
Regulación neurohumoral
El hecho de que. por razones didáccicas. se esmdien por SC•
parado las rc:gulacíoncs nervíosa y humoral {endocrina y pa·
racñna) no significa que ambas funcionen indepcndience..
menee. De hecho ••1mbos sisccmas de concrol interaccionan.
como ya se ha mencionado, para regular las disrin1as funciones digcsti\'aS. como se \'t'rá más adelanre en algunos cjcm-plos (''· Sccr<cción de ácido). Todos los efcccores del aacco
ga.stroincC'srirul riencn w1a acti\'id.ad de K"p<>SO quc está mo-dulacb por la actuación conjunra de células nerviosas y cncc..
rocndocrinas. Anee la prt'S<'ncia de aámulos proccdcnccs de
difercmcs lugares, o incluso generados por la propia acrívi·
dad morora o sccrc-cora gastroinccstinal. esca información es
integrada por los sisrem.a5. nC"rvioso y humoral para cn\•iar
una respuesta de control a las células efectoras.. i\si, la acti\•j ..
dad nerviosa puede liberar horn1onas o ag<ntcs parJ.crinos y
hay hormonas que pueden modificar la actividad de las ncu·
ronas.
MGTILIDAD DEL TUBO DIGESTIVO
Masticación
La n1asricación es una función del rracco digcsñvo que cum-ple \'arias funciones: a) lubrica el alirnenco al mctclarlo con
la salív:i: b) propícía el início de la digesción de los hídracos
de carbono de la diera. ya que la salíva contiene una
a.-..milasa (prialina) , y c) dívíde de forma meciníca el alí·
meneo en crozos más pcqueños1 lo que fuvorcce la deglución
y su posrC"ríor n1czcla con el resto de las secrccionc:s del rubo
digestivo. Aunque en su inicio y en algunas ocasiones es un
acco \'oluntario, se craca de un componamicnco reílejo.
Oeglucíón
E.s el proceso por d cual el bolo alimemicío formado en la
cavidad oral es cransportado hasta el esróLnago. acra\'csando
la furinge y el esófago. En su inicio eJ proceso es \'°Olunrario.
mientras que el re.seo cs. en su cotalidad. reílejo. f.srá contro.lado por el cenero de la deglución, localizado en la forma·
ción reticular dt:J rallo encefálico. Es una función esuicu..
menee mocora que dura pocos segundos y que implica la
acuvidad conrráccll coordinada e integrada de la c.a vidad
oral, faringe, esófago y zona proxímal del estómago.
De las eres fasn en que se dívidc la deglución, las dos pn·
meras., oml y faríngea, duran me.nos de 1 segundo y consis..
rcn en una succ:sjón coordinada de: concracdones musculares
que empujan al bolo hacia el csófugo. Hay cambíén una seríe
de cambios en e.strucruras rcspiracorias., como la laringe y bs
cuerdas \'ocales, para cvit.tr la C"nmtda del alimento a las vi.as
Fismlogfa de la digenón
rcspir.uori= Esru dos fusa <erminan con d paso dd bolo
por d esfimcr esofágico sup<:rior (EES).
En la <ere<ra fa.e, la "ofogira. la motili<Ltd de esce seg·
mc:nto conduce el bolo hi15ra el escÓnl:1go.
Motilidad del esófago
El esófago es una cscrucrura rubular de 25 cm de longirud,
cuya principaJ y única función es conducir el bolo alimc-nci ..
cio desde la faringe al acómago. Presenta un c-picclio muco.
so csctn1oso cscracificado. La submucosa contiene- algunas
glándulas. La. muscular externa csci formada en el rc:rcio su·
pcrior por músculo csuiado. en el tercio inferior por múscu ..
lo liso y c.n el cc:rcio medio cocxist('n ambos cipos.
La inervación e:xcónscca de ambos tipos de n1úsculo corre
a c<lrgo de fibras '"gales. ,'\]e.miado llegan fibras colinérgicas
excitadoras e inhibídoras con óxido nítrico (NO) con10 ne-u~
rocransmisor. El músculo liso es incrvado indin:ctan1cncc
por fibras pre-ganglionares parasimp:íricas a cra,•és de nc-ur0.o
nas del plexo micntérico.
En la parte superior e inferior del esófago cxiscen dos cs.6ncercs: d EES y d csfincer esoF.ígico inferior {EE!). En ere
degluciones. los dos esfincercs permanecen cerrados, y las
paredes dd esófago cscán pcgad;ts la una a la ocra. Esca siruación previene tanco la cncrada de aire al rubo_digesrivo como
d rc:llujo del conccnido gásrrico hacia d esófago !llg. 2·5).
Durancc la deglución, los esfinceres y d cuerpo del esófago actU:m de forma coordinada. ln.m tdiacamencc después de
que la onda de contracción dc la fdringc 2Jc.ancc su zona
discal. el EES se abre y pcrmicc d P"'º dd bolo alim..-nácio:
a concinwción. se vuelve a cerrar, retornando a su cono dc
reposo. En este momento se inicia una onda pcriscáhica que
recorre coda la longirud dd csofugo en scncido oral-aboral
(perista/sis primaria). Cuando csra ond.. alcanza el EE!, éste
se relaja y deja pasar d bolo ruma d estomago. y rccup<:ra
enseguida su tono de reposo, cerrándose. Ex.isce una perist¡zf..
sis see1111dario, que se inicia de forn1a indcpcndicnre de las
contracciones faríngeas de la deglución. Esca pcri.stalsis sólo
aparece en dos sicuacioncs: la primera. cuando la onda pri ..
maria no ha podido \'aciar el conccnido esofágico al escón1a..
go. y la segunda. cuando hay reflujo de concerudo g;ó.scrico
hacia el esófago
2-~ .
La regulación de la motilidad csoF.ígica escá bajo concrol
n,.
Esfinter
esof~co
r
superiot --T-?
Boto
alimenticio
Esofago- Esfinter
Estómago ._L
-'·~
flfWll 2-S Mohlidad del esófago. Penstalusmo pnmano responsa·
ble del movimiento del bolo alimenticiodesd.e la faringe al estómago.
2
nervioso. canco cxrrinscco como intónscco. v humoral.
También intt'n·icnen las propiedades inrrínsccas ·de las Sbras
musculares lisas (ondas lcncJS).
La relajación del EES e.scá coordinad.a con la contracción
de la muscularura faríng<"• que dn"3 la faringe y cdaja d
músculo cricofaríngco, y su cierrt' se debe a facco res e:lásri ..
cos de las csuuccura.s de su pared y a la conuacción de csce
músculo.
La pcriscalsis del cuerpo dd esófago cscá conrcolada por
mecanisn1os extrínsecos, cenc:r.tlc:s en el caso del músculo
esqudécico y periféricos para d músculo liso, en los que
incer,;ene el plexo mientérico. También, y para el ccrcio in ..
fcrior y medio. hay un concrol inrrínscco. La inforn1ación
afcrenlc es muy imporcantc en los pacroncs mocorcs csofiígic:os: así. el camaño del bolo alimcnricio -y. C'n con.sccucn ..
cia. la amplitud de la distensión esofágica- puede iniciar
una perist.tlsi.s secundaria y/o modificar la intensidad de las
concraccioncs.
La motilidad dd EEI (dd músculo circular que lo forma)
esci controlada por mecanismos nerviosos intrínsecos y ex·
rrinsccos y humorales. El cono de reposo de C'Stt' c:sfínu:r es
de origen n1iogé-nico. aunque puede modificarse por in ...
fluencias nerviosas coHnérgicas y por hom1onas con10 la ~v
rrina. que lo aumcnran. micncras que Ja escimulación ~
adrenérgica y la proscaglandina E 1 lo disminuyen. La llegada
de la onda pcrisiálcica primaria rdaja d EEI a cmvés de la
descarga de fibras \....agalc:s o inrrinsccas no colinérgicas que
expresan NO y \'IP como neurotransn1isorcs.
Los crascornos de los mecanismos n1ocora del csófugo. y
en especial del EEI. e:tnco por alccracionc.s muscubres como
nerviosas y humorales. dan lugar a rrascornos como acalasia.
enfC'rmedad por reílujo y espasmos csof.ígicos difusos.
Motilidad gastrica
La motilidad del escómago esc:i deccrminada por las funciones que rienc asignadas, que son las siguicnrcs: a) accuar
como rcscrvorio de Jos alimentos durance una comid.a; b)
disminuir cl camaño de las parárulas de alimenco y mezclar..
las con las secreciones luminales. para favorecer la digestión.
y <) vaciar el con cenido g-ástrico hacia d duodeno a una ve..
locidad y con un pacrón compatibles con la capacidad digcs·
civa y absorti\':l del inccsáno delgado.
Desde el punco de visra moror, el estómago puede divi..
diese en dos regiones: la zona oml. que se corresponde anatóm i=eme con d fondo y pane del cuerpo. )' la zo11a raudal,
que incluye la pane discal dd cuerpo y d antro {ll¡. 2-6, A
y 8 ;. Ambas zonas se difciencian en sus pacrones de motilidad. que se relacionan con las funciones que realizan. La re·
gión oral cscá fundamcnca1n1cnre implicada c:.n la recepción
del aHn1enro ingerido, mientras que la zona caudal se centra
de forma mayorharia en la regulación del vaciamienco gás·
crico. Ambas n:gionc.s intenticnen en la di\'isión n1ecánica y
la n1czda de los alimentos con las secreciones gáscricas.
Llenado gástrico
De forma simulcánca a la relajación tld EEI se p roduce una
relajación de Lt zona o ral del cscómago. Esca f'flajadón reup-
E
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,,_,
J
Bases ftsiológlcas y bioquimtcas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
A
B
f ondo
Antro
Zona caudal
1'19uro 2-6. Zonas anatómicas del estómaga !Al y zonas motoras lBI. motilidad gástrica ICI y tamaño de particula IDJ lv. el textol.
tim se produce por la rclajación de la musculacura lisa de la
pared de la zona oral. Este componamíento se repire con
cada episodio de deglución, lo que pcrmirc la enrrada a este
divcráculo de gr::tndcs volún1cncs de alimento con incrcmencos mínin1os de la presión inuagáscñ·ca (aproximad.J...
mente 1.500 mi con sólo un aumento en la praión de
10 mmHg). F.stc componamiento n1otor. que permite el
llenado del cscÓm•go. está controlado por un rdlejo vagova·
gal con la posible participación de NO, VTP, ¡xOpcido hipofisario acti>':ldor de la adenilato ciclas:i (PACAP) y ATP como
ncurotr:insmison:s. Es1a relajación receptiva puede considc·
rarsc como el úlcirno aconcecimicnco del rcAejo de: dcglu-..
ciOn.
Vaciamiento gástrico
Tras el llenado gáscrico, en la zona oral se producen peque·
ños can1bios cOnicos de la presión inrragáscrica. que disn1i ..
nuycn el tamaño dd cscón1ago conforme S< va \"3Ciando.
Debido a esca baja acu\-idad concráccil. el conccnido gástrico
apenas se mezcla. permaneciendo los alirncncos organizados
en capas ordenadas <n función de la densidad del marcrial
que las compone. La c.apa n1ás superior e.s la capa de- grasa
ingerida.
En el cui:rpo. en la línea divisoria cncre las regiones oral y
cauda). la acrividad conrráctil es scnsiblemcnct" mayor yapa~
rece de forma concinua eras la ingcsción de alimenco.
El pacrón de n1ocilidad consiste en ondas peristilcic~\S
lfic. l-6, C) que se inician por la accividad csponcinca ritmica de células marcipasos. Escas ondas h:ncas, sobre las que
se superponen c-spigas de: potenciales de acción, decerminan
el inicio y mancc-nimicnto de la pcristalsis del escómago cau...
dal. Sobre escas contracciones csponclncas e1udalc:s accúan
mc:canismos reguladores nc:n·iosos y bormonalc.s cxcir.adorcs
e:- inhibidores que:- modifican sus aractc-risticas., aumc:-ncando
o disminuyc-ndo la ,·clocidad. fuerza de conrracción y frc..
cucncía. La vagoromía. al contra.río que la cstimulación va..
ga1, disminuye las concraccioncs. la actividad simpática
rambién fas dísn1inuye. Algunas hom1onas.. con10 la gascrina
y la motilina, incren1encan la actividad concráclil del cscó...
mago caudal, micn1ras que la son1atoscarin:a. la SC'Crctína y el
polipéptido glucoinsulinotrópico (G l P) la inhiben.
Las ondas peristálticas iniciadas en la región proximal del
cscómago caudal se dirigen hacia d anrro y d píloro (unión
gasrroduodcnal), aumencando su fuerza v su vdocidad lhg.
1-6,
e.
Esta actividad motora caudal pcrmirc la mezcla del aUmenco con las secreciones gáscric.as y su progresión aborat
F1siologi.:t de la digest1on
Conforme la onda se acerca al píloro, parte del quimo pasa
al duodeno proximal. Debido a la velocidad de la onda <n la
zona pilórica. el píloro rá.pidan1cncc se cierra y el contenido
gástrico es forzado en sc-ntido oral~ de nuevo, hacia d cuerpo
(mropropulsió11) 1rig. 2-6, CI. Estos potentes moyjmientos
retrógrados del conrcnido luminal permiten la mezcla del
alimento con el jugo g:isrrico y la disminución en tamaño de
las parriculas de alimcnco. Aquellas con un tamaño superior
a 1 mm no se vacían dd estómago. ya que la apcnura pilóri...
et no lo permite.
El pi/qro esci formado por dos anülos de músculo liso
circular. eras los que se sitúa una banda de rcjido concccivo
que lo separa del duodeno proximal (bulbo duodenal). Aun·
que persiste la discusión acerca de su cirácrcr de esfínter, el
píloro prcscnca comporcamicncos motores independientes
del antro (oral) y el duodeno (aboml) y una densa inervación
simpática y parasin1pácica in.hibidora y acit.tdor.t. Algun;as
hom1onas rantbié-n afccr.an a la n1ocilidad de ata tstruccura,
inhibiéndola, como la =reána, la CCK y el GIP. Escc com·
pon2micnto mocor pcrnticc que: desempeñe un papel inl..
portancc, junro con la motilidad del estómago caudal. en la
regulación del vaci2miento gástrico y cvicc el re.Rujo duode..
nogásrrico.
Durancc los períodos inrerdigcsti»os (ayuno), la mociÜ·
dad de la zona oudal cambia, apareciendo un pacrón motor
difcrcmc, los complejos migmdom motom (CMJ\1), que se
c:-scudian más adelante.
2
Una va. que el quimo ha con1cnzado a vaciarse al duode·
no proximal. se estimulan una serie de: receptores de su pa. .
red. en función de las propiedades flsico-quimicas del conre·
nido \'aciado. que a tra\'ésde meanisn1os de rctroalin1cntación
nerviosos y humorales enlcncccen el vaciamiento. para pcr·
mirir una correcta digc:-stión y absorción intestinal (fig. 2 ""').
Los principales estímulos presentes en el duodeno son:
a) acidez eb-ada; b) hipcrconicidad (que se incrcmenra con
la digc:srión inccstinal); e} presencia de produccos de la eliges·
tión de las proteínas (anunoácidos y péptidos), y d) produc·
tos de la digesción de las grasas (ácidos grasos y monoacilgli·
cc:rolcs). ·rodos ellos, a cravés de mecanismos nerviosos y
hormonales. codavía no bien conocidos, modifican el vacía...
micnco gástrico, normalmence enlcnrcciéndolo ftlc:· 2..-,.
Vómito
B \'Ómito (o cmcsis) es una expulsión forzada del contenido
gástrico. y :i menudo del contenido inccstinal proximal. provocado por distintas al1cracioncs tanco del rracto gasrroin ..
cescinal como de otros sistémas orgánicos. Puede tener con ...
secuencias importantes relacionadas con el balance ácidobas< e hidromincraJ, ll malnurrición o la ncun1onía por as-piraciOn.
Normaln1én1e, es el C'pisoclio final de una serie de aconcc·
cimientos previos. que son las náuseas r las arca~ Las náu ..
seas se definen como una sensación desagradable que coínc-i ..
de con ClDlbios n1otorcs en el cscón1ago y el incc:stino
Regulación del vaciamiento gástrico
Desde la ingestión del alimento, el conccnido gáscrico tarda
unas horas en vaciarse: al incescino delgado. Los mecanisn1os
que rc:gulan el vaciamiénlo dél estómago tienen como objc::·
tbto la óptin1a digestión y absorción de los componentes de:
c::sos alimentos.
El \-aciamiento del quimo sigue un orden déterminado.
modificándose la \'Clocidad en función de las propiedades
físicas y químicas de los alimencos ingeridos. Los líquidos
con1icnzan a \"3Ciarsc inmedjaramcntc: y su velocidad depcn·
de de su con1posición química y su conicidad. Los líquidos
isocónicos se vacían antes que los hipcrcónicos e hipocóni·
cos. La velocidad de vaciamiento es más lcnra cuando su
concentración en H• y Hpidos es aira. los sólidos rjcnen una
fue inicial de retardo hasta que su can1año se reduce a unas
dimensiones minin1as que permiten su vaciamiénto ( < 2
mm). Tras alcanzar el tamaño critico, su composición qui·
mica es la que de,ccrmina la \·elocidad de \'3Ciamicnco.
El \"aciamienco gásrrico está determinado. en último tér·
mino. por la motilidad del escómago. los patrones mocorcs
de la unión gllStoduodmal (píloro) y la mocilidad del duode·
no proximal. Cualquier mecanismo que moclifiquc estos eres
procesos afectará a la \"Clocidad y el patrón de dicho vacia·
miento. 4-\quellos c:sámuJos que. por distintos mecanismos~
disminuvcn la distensibilidad de la zona o ral. incrementan
las conrr.accioncs (frccuencía y m'Zlgnin1d) del cscón1'3.go cau·
dal. inhiben las contracciones pilóricas y las scgn1encarias del
duodeno e incren1cntan b velocidad de \'aciamien10 gástri ..
co. Aquellos otros que ccngan acciona opuestas. retrasarán
el vaciamiento de csce divercículo lfia. 2·7).
Seerenna
P~RED
e~ ""°ENO't'El'UNAL
LUZ
DU00010YEYUNAL
Acidez
IHi-1
figun 2·7. Regulatión del vaaamiento gástnco por estímulos duodenales. 1: aumento de ta distenslbitidad de ta zona oral; 2: disminu·
ción de la frecuencia y magrutud de las contracciones del estómago
caudal; 3: <ontracc1ón del p11oro. !...: estimulación de las contraccio·
nes segmentarias del duodeno. CCK: co.tecistoquinina; GIP. pépndo
inhibid.ar gástrico.
E
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
delgado proximal (descenso rn la motilidad gáscrica. pcristalsis reversa en inrcsñno delgado). La arcada consiscc en
mo\·imiencos n:-spiracorios bruscos de cipo espasmódico,
acompañados de conuacciOn de anrro y relajación del cucr..
po y d fundo gáscricos.
Es un con1ponamicnco r<'ílcjo concrolado por un cenero
bulbar que, a w \'C'Z~ está influido por una 2,0110 qttimiorre~
rep1oro de disparo, fuera de la barrera hemarocncdalica. Los
C'sámu1os que lo disparan son di\'<'CSOS, cncrc ellos pueden
cicarsc algunos que afcclan dircccamencc al centro del vómi ..
to, como la disu:-nsión gástrica C' inccscinal. la cscimulación
m<cinka de b faringe, los episodios de dolor incenso por
alteraciones de cienos órganos, la esrimulación de recc:pcorcs
lah<rinticos {marco por cinccosis) y la cstln1ulación química
(cn1éticos) de receptores gástricos y duodenales. Otros cstf..
mulos afC'ccan a la zona química de disparo, como algún cipo
de cméricos (apomorfina) y diversas coxinas bacterianas y
sicuacionc.s de alccración mecabóHca (cecosis).
Motilidad del intestino de\9ado
Los pacronc.s n1otorcs de inccsrjno delgado, en el J><'rÍodo
posprandi:il, cicnen una doble finalidad. La primera es fuci·
licar los procesos de digestión y absorción dd comcnido lu·
minal por la macla del alimento con las secreciones incc:sti ~
nalcs {bilis. jugo pancrcárico~ secn:cionc.s mucosas, ccc.) y la
circulación y renovación de la capa en directo contacto con
d epicdio absortivo (enrerocicos) para completar b digestión
y fuvorccer la absorción. La segunda finalidad es pcrmicir d
progreso oral-aboral de los mareriales no digcsciblcs h:ista su
v:iciamicnco en el inccsrino gn1cso a crJ.vés de la unión ileocecal.En el periodo incerdigcstivo se instauran pacroncs diferentes de mocilidJ.d inccsrinat
Motilidad posprandial
Durante c:sce periodo. la presencia de alimenco inicia. prin..
cipalmcncc. dos cipos de: movirnícncos: de sc:gn1cnración y
pcristálcicos.
Los movimicntos de segn1e111nción son los má.s frecuentes
y ocupan la nlayor parte del tiempo que el quin10 pcrmanc·
ce en el incc.stino delgado. Son contracciones y relajaciones
cíclicas. localizadas en pequeños scgn1cncos que ocasionan
un movimiento de vaivén oral-aboral ...oral del contenido lu ..
minal. lo que fucilica su macla con las secreciones que vier..
cen a 1a luz incescinal. -así como la renovación de la capa en
con cacto con la mucosa (fia. ?-&.A).
Aunque: escos movimientos de scgmencación van más ¿¡,..
rígidos a la mezcla que a la progresión, la disminución en la
frecuencia de escas comraccioncs desde d duodmo ( 12 por
minuco) hasra d íleon (8 por minuto) pcrmice un desplaza·
miento aboral del contenido intestinal. Escas conuacciones
riunicas están dccerminadas por la presencia dc ondas lentas
iniciadas por las propias fibras musculares lisas. sobre las que
se superponen potenciales de acción.
Los 111ov1Jni.entoI pl'ristálticoI son n1ucho menos fu:cuen..
tes que los segn1entarios y .se limican a pequeños scgmc-nlos
intestinales lfit. 2-1 B). Esre tipo de parrón mocar prcdo·
mina después de comidas acaJóricas.
En general, la progrnión dd alimcnco en el inrcscino dd·
gado es lema, lo que favor<ee los procesos de digesción y
absorción.
El inicio de la morilidad dd inccscino delgado es de orí·
gen incrfnsc:co, parcicipando la accividad espontáne3 de las
fibras musculares lisa< y la 2crividad dd SNE. No obscancc,
ha\• intluencias extrínsecas, canto nerviosas como hun1ora...
les'.
Existen distincos reAejos inccstinalcs de in1porrancia. La
lry del i111mi110 pomda que la presencia dd bolo .Jimenticio
en el intescino p roduce una conuac.ción delante de) bolo y
tlna rdajación en la zona distal. lo que permite su progresión
aboral (comportamiemo pcrist.ílcico). Existen orros rcílejos
mocoRs, como el ;n1e1tino1111~1ri11aL. por d que la sobrcdis..
tensión de un segmento inccscinal produce una relajación
dd rcsro dd imcstino ddgado. El rijl"}o gamoi/eal fuvorccc
el vaciado del íleon ante un incremento de la actividad mo-tora y secretora del cscón1ago. Tarnbién se ha dcscrico que la
discensión ilcal inhibe, por la liberación de un péprido g;i.s·
croimc.scinal (prob>blcmencc, PYY y GPL- 1), d vaciamiemo
gáscrico (freno ilcal).
Motilidad interdigestiva (ayunas)
EJ pacrón motor durante los períodos interdigesdvos (varias
horas después del proccsami<"nco digarivo del alintcnco) o
en un estado de ayunas se caracteriza por períodos de incen·
.sa accividad motora con ondas peristálticas 9ue se inician en
el ancro gistrico y que se de.splazan a gran velocidad en sen·
rido oral-aboral hasra íleon ccrminal. Estos periodos. que
duran. en cada segmento. ene~ 5 y 1O minucos. terminan
bruscamente y van acompañados de tCnómenos secretores.
Son los CMM tflc. l -8, C) . Tras óseos se insrama un peno·
do de reposo mocor durancc 75-90 minucos. que es d ci..-m·
po que d C-"IM va desde d anrro gástrico hastJ d íleon
cern1ina.I. Al llegar a este úlcimosq;mcnto, se inicia uno nue·
vo en el antro. Este comporcamienco motor se inicia en el
antro gáscrico por descargas vagalcs que liberan mocilina: sin
embasgo. en d inccscino delgado. es la morilina. indepcn·
diente.mente de la inervación excrín.scca, la que inicia los
CMM.
La función de estos CMM es limpiar d estómago y d
intestino ddgado de Jos rc:scos de alimenco no digeridos y de
la n1icrobioca bacteriana prncnce en estos scgmcnlos, va·
ciando codo eJlo al intestino grueso. Esca limpieza evita el
sobrccrccimienco bacreriano en intcscino delgado, que pue..
de provocar alccracioncs en d balance de Ruidos y en los
procesos digcsúvos y absorrivos que cursan con diarreas.
En d cambio encre d pacrón de CMM y el posprandial
parece parricipar la liberación de CCK y gasrrina, así como
'3 accividad vaga!.
Motilidad del intesfno grueso. Defecación
Las funciones n1ocoras de csce scgnienco intestinal van cnca..
minadas a complerar la absorción de agua y algunos dcetrólitos, SCl'\/Ír como cámara de fcm1<:nrJ.c:ión para Ja fibra y
otros nutrientes no digesñblcs y c.."'Cpuls:ar los residuos no di·
gcscibles fuera del organismo (defecación).
Ftsiología de la digesbón
A
e
B
Movimientos de segmentación
Comple¡os m1gra0ores motores.
•
Arn10 pstncc
Duodeno ptt:l!OlnaJ
DL'Odeno med11l
Duodeno dtsta.I
Yeyuno- proximal
Yeo¡uno d suit
•...
•
ileon
o
Movimientos peristálticos
Fas.es 111
·•
...
2
. ...
11
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0..J
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120
180 min
flfUl"I 2·1. Patrones motores del intesnno delgado. Al t.tovim1ento-s de segmentación ritmic.a. BI Movimientos p.enstálticos. CI Comp.l.eJOS m1-
gradores motores lCMML En la figura se representan el registro d.e la actividad contráctil e-n distintas zonas det estómago lan1ro) e intestinales.
a.i como las fases de los CMM lv. el texto!.
Los pacronc:s mocorcs del intestino grueso son dos: a) movimientos de scgmcncacióu dirigidos a mezclar y circular el
conten ido lurninal para fuvo rc-ccr la absorción y b) movi ..
m icncos en masa o de progresión de) contenido in cc.scinal
hacia el recto y el canal anal
La. scgn1c-nración del incc:stino grueso ocurre en rodas sus
regiones, tan to p roxlrna) (ciego y colon asccndencc... rrans\.""C"í•
so) como disral (colon desccndence y sigmoideo) e, incluso.
algo en eJ rccro. Escos movim ien tos, ccnic:ndo en cuenta la
organización anatómica especial del inccstino grueso, se- de~
nominan ha11strado11es y dividen al inccstino grueso en seg..
meneos O\'oidcos, las hausuas. Este parrón es más frecuen te
en las zonas más distales.
C uando cesan los movimientos de scgmencación • .se in i·
cian los n1ot1imin11<JS ro masa, quc desplazan c:i contenid o
lumin:tl de una región a ocra en .scn ádo aboraL Estos moví ..
m icncos se p roducen de un a a ucs veces aJ día en individuos
sanos.
Una \'CZ que d r«ro es llenado con materia fecal. se inicia
el reflejo rccroc:s:fintérico, q ue relaja el esfín ter anal interno.
Este_reflejo-. si .se p roduce en situación adc:cu.tda, da lugar al
reflejo de defeaición.
Existen reflejos colocolónicos y gasc:rocólicos~ que modi·
flan la moú!idad del colon. Asi, e n el p rimero. la sobrcd is·
tensión de un segmento d<I colon provoa la relajación del
resto. En el segundo~ la c--nt rnda de a limcnco al estómago es·
tirnula los n1ovim ientos en masa del in testino gruc:.so.
La regulación de la actividad mo tora del incc:stino grueso
es com p lc:ja y poco conocida. Se: inicia por la actividad in ..
rrínscca del binom io células interscicialcs de Cajal ..células
musculares lisas. participando el SNE, la inen.-.1ción cxcrÍn·
seca y factores h umo ral<-s con actuación endocrina o para ..
crina+
SECRECIONES DIGESTIVAS
La función SC'Crctora del sistcm:i digestivo está a cargo de las
glándulas exocrinas sicu:idas en la m ucosa y la submucosa
del rracto d igestivo (secreciones gástricas e in cestinalcs). 35Í
com o de las glándulas anejas (saliv-.úcs, pancreas exocrino <
h ígado). que \icrcc n sus secreciones 3 la luz sascroin tcstinal
(saliva. jugo pancrcácico y b ilis).
Escas sccn:-cionc.s participan e n los p rocesos de d igestión
q uímica de los alimencos, degradando las grandes y complc·
jas moléculas que los con1poncn en otras más sin1ples y pe..
q ucñas q ue pueden ser incorporadas, por los p rocesos de
absorción. al medio in terno.
Secrecion &ali\'al
La saliva es secrc<ada por las glándulas salivales (de úpo aci·
nar). Existen tres pares de glándulas salivales mayoccs (parót idas, mandibulares y sublinguales) y otras más pequeñas o
menon:s distribuid:u por el c¡>icclio oml y la lengua.
Las func iones de b sali\-a se puedm clasificar e n eres gran·
des gru pos: /11briawó11, protnáó11 y digmuht.
Dencro de las funciones de lubriación, la saliv·a es nccc·
saria para facilitar la masticación y deglución y es im p rcscin..
diblc para una correcta fonación. En d segundo grupo. la
saliva p rotege al aparato masticad or y a la mucosa oral de
in kccionc:.s otras agresiones prcscncc.s en la cavidad oral
gracias a la p resencia de compucscos an tibactcrianos y an ti-
r
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Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
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víricos (lisozima e lgA). así como por su capacidad de dilución y camponamicnco de suscancias potcnciaJmcntc pcJi..
grosas4 Dc hecho, los individuos con :rcroscomía tienen
mayor incidencia de caria dcncalcs e infecciones bucalc.s.
r or úlrimo, dcnrro de hu funciones digcsrivas de la saliva,
descaca su papel en la correcta cstimulación de las papilas
gustativas. En el lactantc es dcccrminante cn su alimenta~
ción , para un reflejo de succión adecuado)~ de forma discre~
ta, por su conccnido en lipasa, c-n el inicio de la digestión
grasa de su dicta. La presencia de una CL·amilasa (pdalina)
cambién conuibuyc a1 inicio de la digcsción de los h idratos
de carbono.
La sali\'a es un líquido ligeramente hipotónico q ue cst3.
formado por componenccs inorgánicos y orgánicos. Los
eleccrólitos son 1os con1poncntcs inorgánicos mayoritarios
(Na', K'. Cl· y HCOJ·J. también contiene
¡- y F· en
cancidadcs significativas. Dentro de: los componentes orgá....
n icos. hay que n1encionar las enzimas digcstil--:a.s (amilasa y
lipasa), mucus. glicoprotcinas, lisozima. bccoferrina y caJj ..
creina, entre ocros.
La regulación de la secreción .salival es exclusiva.mente nc:r...
'riosa y corre a cargo de las divisiones par:isi mpárica y sin1pá...
cica del SNA. Las influencias hormonales sólo intervienen
modificando la composición de 12 saliva sccrccada. Una ca·
racccrisóca importante es que ambas divisiones dcl SNA csá..
mula.o la secreción de saliva. a diferencia de sus acruacionc:s
opuc:sus cn otros. cerricorios corporales. La cstimulación pa...
rasirnp-..icica es más ctCcti\'a que Ja sin1páóc:a, estimulando la
secreción de las células acinarcs de la glándula.
Las fibras nerviosas autónomas cje.r cen sus funciones ac..
ruando sobre diferentes efectores glandulares que parcicipan
en la secreción de saliva. Esros elementos son: las células acinarcs, miocpitdialcs y due<ales y los vasos sanguíneos. Todos
ellos t ic:nc-n recepcores para los neurotransmisores que libe..
can las fibras nerviosas dd SNA ! flg. Z·9l.
La secreción de saliva se basa en un comporramicnco rcAcjo iniciado en ft'ccpto rcs mecánicos y químicos localiza..
dos e n d apararo mascicador y la cavidad oral y farúigca. La
información recogida por estos r<ceprorcs es enviada a los
núcleos salivales bulbares
2.,). que, a cravés de vías
efectoras autónomas, estimulan la secreción de la glándula
salival.
ea:-.
r,..
de el lumen a Lt 1.ona n1ás profunda dt" la mucosa se cncu<n..
eran disóncos tipos celulares~ quc secrccan los dift"Icntcs
componemcs dd jugo gásrrico. En la superficie y tapizando
el poro se e ncucncran las células mucosas de supcrficie, en·
ca~•das de secretar d mucus visible o insoluble v d HCQ,.·
. i;, células mucosas dd cudlo de la glándula S.:crctan mucus solublc. Sicuadas más profundas se encuentran las células
parietales (u oxínricas) . que secretan ácido r factor incrínsc·
co, y las células p rincipales (o pépricas). que sccrcran pcpsi·
nógenos. También .se pueden enconcrar células ripo cnccro-cromafin. que liberan histamina y células D SC'Crccoras de
somarostacina (lig. l IOl. También hay células madre que se
dj,'idc:n y S(' ditCrcncian en los disrintos tipos celulares de la
glándula.
Las glindulas pilóricas ciencn abundamcs células productoras de mucus y células pCplicas. En ctlai se encuencran las
cé:lu1as G secretoras de g.istrina...
Secreción de ácido
Las células pariccalcs de las glándulas fúndicas sccman un
Ruido muy rico cn ácido clorhidrico. Tras una <srimulación
adecuada, csras células secretan hasra 160 mEq!l de H •, junto con c1-, formando una solución casi isotónia con peque.-..
ñas canridades de Na' y K' .
Mecanismo de secreción de ácido
Las rcaccionc.s que S(' producen en la cduJa parietal comicn·
zan con la formación de H ' y HCO} a partir de C01 mera·
bólico o sanglÚDC'O y H~O. con intervención de la anhidrasa
carbónica. los H • son rransportados a la luz de la glándula
y. posteriormente. a1 )un1en gáscrico. a través de la actuación
de una ATPasa-H•/K· de b membrana dd canalículo ccJula.r, que inrroducc K• al interior de.- forma csrcquiomérrica
{I: I ). El H CO¡ es rransponado hacia la sangre. El et· cnrra
de la sangre a la célula, inrcrcambiándose con d H CO¡ .
l'osccriormcnre, d ct· es rransponado a la luz dd canalículo
a rra\'á de un canal específico y gracias al transporte activo
de H', ya que se n1ucvc c:n concra de un gradiente elcccr°"
químico. Lt energía de la ATPasa-Ka'/ K· dd borde basola·
tcral mantiene ah,JS concenrracioncs de- KT inrracclular, C'I
cual sale a la luz y se inrercambia con los H • lfig. 2 - 11).
Secreciones gastncas
La secreción que se \icne a la luz del estómago se denomina
jugo g,is"i<o y es una mezcla de sccn-cionc::s proccdenccs de
células <"picdialcs de la supcrllcie mucosa y de las glándulas
g;ísrricas (flg. 2· IOl. Los p rincipales componcmes de escas
secreciones, aparte dd agua, .son ácido c lorhídrico. pcpsinógcnru. factor inuínscco. murus soluble, mucus insoluble o
••isiblc y HCO¡.
Dcsd< una perspectiva secretora, el escómago puede dhidirsc e n dos regiones. una formada por d fondo y d cuerpo.
que consciruye el 80 t'.lo de la m ucosa gástrica y que contiene
las glán.d11/as oxínriras o fií11dicas, y orra, la mucosa asrral (d
20 "O rcstanrc), con las g/á1uli1/as pilóriras (fog. 2- 10).
Las glándulas oxínricas tienen u na csrrucrura alargada,
abriéndose a rravés de un poro en la superflcie m ucosa4 Des..
Regufación de la secreción de ác1d.o
Las células pariecalcs responden a una .serie de suscancias in·
ere-meneando la secreción de ácido hacil el lumen gástrico.
Los principal<S sc-crctagogos de ácido son la acccilcolína
(Ach) liberada por las «rminacionc. nerviosas parasimpári·
cas q ue inervan a es.ras células, la gascrin a sccrerada por las
células G de la mucosa anrral lfi&· 2-4). y la hisramina secretada por céltJas tipo rnrcrocromalln de la propia mucosa dd
escómago. Las células paricta.les tienen Kcc-ptorcs de m<m·
brana para escas tra SU5tancias. La acruación conjunta de
ellas produce un fenómeno de poccnciación que sc craducc
en que pequeñas cantidades de: cada una pueden d.ar una
R'Spucsta biológica muy potente', en es.te caso la .sccn:ción de.ácido.
Fi<iologÍ<l de lo d1gestrón
Tallo enc-efáhco
- - Fttns para!.!mp.itic:as
- - Flbras SLmpatic.as
Mé<lula
espinal
Ganglios
pa1asimpát1cos
Ganglio
cervical
superior
+
Vasos sanguineos
Céluias acinares
--··
Células m1aepnelta;es
Gelulas ducta'es
l'lpn 2-t
Regulación nervinsa de la secreción de saliva.
Glándulas pilóncas
Poro gtandular
Células mucosas de superficie
• Mucus 1nso(uble
• HCOJCé-tulas. mucosas del cuello
• Muco:s scluble
Células parietales u oxinhcas
• Acido clorTlfdrtcc
• Factcr inufn:sec.o
Células. pnncipales o pépticas
• Pepsin~s
Células enteroendocrinas
• c:.stnna
• SomabsEauna
• Otras
'ifwll·
Zonas secretoras del estóma:go y estructura de una gtándula de la mucosa gástrica4
2
!JI
Secreción de ácido en respuesta a la rngesuón de alimento
En ayunas criscc una secreción b;¡sa] de .a.cido g:J.)tri..:o que
suftt oscilac1oncs a lo brgo dd nictouncro. con un mlllnlo
durante b rardc.. nochc y un mínimo .1 pnmcr;i hor;a. de l.J
nurUJu~ &re jugo gás:aico tiene un pH inferior a 1
cscimubción de la sccm:ión :icida ¡;;istrio P""'O<.Jda
por la ingestión de :ilimenro puede dl'·id1nc. con fina d1·
dacticos. en trcS fuscs. en función de la IOGJ!iucion de lo.
rce<prorcs que inirum la rcspucsu: f.iscs ccf.>.11a. ¡;;i><n•• e
inrcsrin2l E.sus ero fases. en momentos dncrmin~os. se
superponen.
N:.
CO¡ ¡;;::o,.- >i
--1J.1~'~~~
-
u
- - - CI
Fase cefálica
2:· S.. . Se inim con 1.t visión, el olor v d
gus10 del .alimcn10 durante su m5cstión, m;u.tiCKKln ~· Je ..
K•
Na·
¡;lución. u magnirud de la respuesta sccr<1ora depende. en
gran medida. de la narur.tlcza dd ilimenco ingerido. siendo
mayor cuanco m.tyor es b pili<abilidad Je la comida ingcn·
dJ Esa fase es mcduda por la •ctivación de fibrn "•g.>.lcs.
que anú.an bien dircccam<'me sobre las cdul.u pariculcs lfi
bras colinérgicas). bien indirccumcnte liberando g.utrin.i a
rr.a,·Cs de fibras pcptidérgicas cuyos neurotransmisora .wn el
pépcido liberador de ga.mina (GRP) o bombcsina En el
f-.,ra 1-t 1 JAecan1smos celulares de la se<.rec1ón de ac:Kfo por las
celulas parietales de las glandulas fúndKOS. AC: anhodrasa carbón«•
hombre, el mcc.anismo colinérgico directo es n1ucho n1.ú
imporcance. Esca fase representa el 30 O,, de la rc:>pu.-t• to1•I
de ácido a la comida.
Rccicnccn1cntc se h.i (onfirmJdo c.¡uc ll pn:scnci..i de his·
tamin.1 es in1prcscíndiblc p;ir.a. loi f,nún1cno" de porcnciJción de l• g;isuina y Ach
1'
Existe una 1nlcrrcl.1ciOn cntR' c!litos tres o;c... rcrJgogoi, ya
que Li Ach v l• gamma estimulan la l1bcr.1c1ón de h"tamina.
A su vez, la Ach también libera g.uirma
Se ha dcscrno un pépuJo JuoJen.>.I, la en1eroxinuna, que
cscimuJ. la sa:rcción de ac1do por l.u célul.u pJriet.>.lc<.
Fase gasuica lllf. 2-11, 111. ComiellZ.J con la lleg:ub del •li
meneo al estómago y con.stimye el 50 O,, de la respuesta 101,J.
En cscc momcnco. e l concenido del bolo en swtan~1.u t.un
pón (cspcdalmcnn:. pro1cínas alimentarias) de.-• el pl-1 lu
minal hasra \-a.lores cera.nos a 6 o supcrioccs. En situ.rcion
basal. cuando d p l-1 es inferior a 2, csti inhibida la sc.rcdón
..
••• Gnzrillu
Fibras
oosg,arg tOnare'S
et ula parietal
... ..
•
...•
••
••
HÍIUlmlllltil • •
parasimpáticas
.J
•• AcEtiJcolina
~ •:
Celula o
F",.rr-1 Z· t2. RegulacKln de lo secreción de ic1do 96scr1co por las cilulas pane1ales de la mucosa gástnca.
Fisiología de lo dtgestrón
A
-
2
e
B
Guslo
Off~to Mas.ticac ión
OegfucMMI
Hipoglucemia
Ftbtas
va¡:ales
LUZ INTESTINAL
SNE
-
••
'•
•
Amino.iddM
Peptidos
Aminoácidos
Distensión
Ácido
_j~CéluJa
panetaJ
flfUA 2-13. Fase,s de la secrec1ón de ácido gástrico en respuesta a la comida. Al Fase cefá!ica. BJFase gástrica. CIFase intestinal
de gasrrin>. Por lo <amo, al aumentar el pH. los impulsos
\raga)c::s comienzan a liberar gasrrina. que arin1ula la sccrc·
ción de ácido por las células parietales.
Por ocro lado. la distensión gáscrica r la prc:scncia de pro-duetos de la d igcsción de las prordnas (péptidos y aminoáci·
dos) cambién estimulan la secreción de ácido. La distensión
acn\a a rravés de rdlejos cortos y b rgos (\'agovagales) inicia·
dos por cscirnulación de mccanorrcccpcorcs de b pared del
estómago. Los cft'ccorcs implicados son lanto células pariera. .
les con10 células G que liberan ga.~crina. Los aminoácjdos
(en especial, los aromáticos) y péptidos liberan gascrina por
actuación din.~cra sobre las células G. Exlsccn otras sustancias
que übcran ácido y que csrán prcscnrcs en la diera, como la
cafeína, q ue actúa sobre las células G, cstimuhndolas.
ción puede implicarse en l-a aparición de la enfermedad ácida
péptica. El pH ácido lum inal (< 3) inhibe a las células paric·
tales estin1ulando la liberación de son1arostarina por las c(lu·
las D por \'ia paracrina.. La. presencia de ácido, soluciones
hipcnónicas o productos de la digcsrión de lípidos en duodeno liberan una sc-ñc de hormonas calificadas en general
como e11terogmtro1uis. entre las que se cncucncran la SC'crctina
y d GIP que inhiben la secreción de ácido, bien dircctamcn·
te actuando sobre las células parietales, bien inhibiendo la
liberación de g.urrina por las celulas G del amro.
La liberJción por las células parietales de faccor inrrinsc·
co. una glicoprotcína necesaria para la absorción de \'Ítami ...
na 8 1!, está conrrolad:a por los mis.mos factores que liberan
ácido.
Fase intestinal (lig. 2-U , Cl. Esci mediada por la presencia de
productos de la digestión de las proteínas que Gberan gasrri·
na tam o de células G del anrro como de células de la pared
d uodenal. Los aminoácidos, una vez absorbidos. rambién
liberan gasrrina. Esra fuse sólo supone un 5 •o de la rcspues·
ta global
Secreción de pepsinógenos
Los mecinisn1os implicados en la i1J1ibició11 de Ja se~..
áó11 de aado 611· l- 1<l) son imponantcs, ya que su alrcra-
Los pcpsinógcnos, precursores de las pepsinas, enzimas pro-rcoliricas (cndopeptidasas). son liberados por las células
principales o pépricas. Exi.sccn dos familias: la l. secretada
por las glándulas fúndicas, y la 11. que es secrerada por las
glándulas pilóricas. Su acriv>eión es por ácido gásuico y.
posrcriorn1enrc. por auroc:atálisis de la propia pepsina for.. mi!
mada.
mil
J
Bases fisiológicas ~ bioqu1rrucas de la nutrición
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Secreción pancreática
Célula
parie-tal
••
••
Addos pno\
M.oooicilQticerotes
El páncreas es una glándula mixt3 con1puesta por tejido exocrino (ácinos pancrcicicos) y endocrino (i.sloccs de Langcrhans). La parte exocrina, mayoricaria en la glándula. sccrcca
el jugo pa11rrráti<01 que es \'t'rrido al duodeno. Esta secreción
i.sorónica es rica en bicarbonaco y e nzimas hidrolíticas; am·
bos coa1ponenrcs inccrvicnea de fom1a dccisi••a en la digcs...
rión intestinal de los alin1cntos. Las células endocrinas de los
islotes sccré'tan hormonas implicadas en el n1ecabolisn10 dC'
h idracos de carbono. Hpidos y proccinas (insulina r glucagón) y en la rcguladón de distincas funciones del siscema
g.asrroinccsrinal y del propio páncreas endocrino (somacasta..
t ina y PP).
El tc-jido exocrino dc1 páncreas tiene como unidad fun..
cional el ácino pancrcirico (igual que las glándulas salivales).
En el ácino hay distincos cipos celulares responsables de la
secreción de los componcntC'S del jugo p:tnCR'árico. ~-\sí, est.in las c¿_lul.ts acinarcs que secretan C"I componenle cnzimá...
rico. y las céJulas ccntroacinarcs y ductalcs que secretan Au i·
do ydcctrólicos (principalmence, H CO,-, junco con l'\'a•, K·
al que se denomina componencc hidrodeccrolicico
y en.
t6g. l-1 ~.Al.
1
La inC"rvación del páncreas corK a cargo de las divisiones
parasimpácica (vaga!) y simpática (celíaca y mcscncérka) dd
SNA. También se han dcscrico fib ras proccdemcs de los plexos del SNE y que parcicipan en los reflejos gasrropancrcici·
cos y mrcropancrcaucos.
CCK
GIP
PAAm INTESTINAL
f1.,.,,. l -14. Mecanismos de inhibi.ción de la secreción de áa do gás-
trico.
La i\ch es d prindpal sccrciagogo para Lt .s<:crcción de
pcpsinógcno. Su liberación se produce rr.as la c.sómulación
vaga) en las fases ccf.ílica y gisrrica.. La sccroción de ácido
tiene especial n:.lc\-ancia c-n la secreción de pc:psinógcno~ iniciando reflejos colinérgicos que acnían sobre las cC1ulas prin_.
cipalcs y sensibilizándolas frcncc a la actuación de ocros se·
crccagogos. Escc hecho dc-ccrmina una estrecha correlación
cncrc- an1bas sccrccionc.s.
Secreción de mucus
La .ccrcción de mucw soluble por las células mucosas dd
cueUo de las glándulas gásuic"5 es escimulada por accividad
vaga) colinCrgica. La .secreción de mucus visible o insoluble
se produce por csúmulos lun1inalcs. canco mecánicos como
qulmicos. que accúan directamente sobre las células secreto-ras. Este gel atrapa la .s<:creción alcalina (rica en HCO;·) de
las célula< epicdialcs de la superfide mucosa.
Du rance los periodos intcrdigcstivos, el conjunto mucus
insoluble y la secreción alcalina lorman una barrera que protege la mucosa fre nte a csúmulos luminalcs n1ccánicos y qui...
micos (:ícido y pepsina). Esta barrera neurraliza d ácido luminal mlcncedcndo su difusión a cra\·és de ella, al igual que
d de la pepsina. cvic:mdo su llegada a las células mucosas.
Mecanismos de secreción de los componentes
del jugo pancreático
Las células ducru1ares y cé'nrroociru.rcs secretan gran canri~
dad de Auido rico en HCO) (120- 140 mEq/I). Los meca·
nismos implicados en la s«rcción de csre anión no son bien
conocidos. La formació n de HCOJ- esa panirdd CO! de la
sangre y el agua inrracelular. con la panicipación de 1a anhi ..
drasa carbónica. En esta n:.acción se iOrm;in H• que pasan al
torrente sanguíneo acoplados con el rraruportc acrivo de N:i·
mediado por una i\TPasa-Na•fK· depcndicncc. El bicarbonato t raspasa la membrana apical y cncra a la luz acinar o
ductular. incc:rcambi:indosc con a -. El agua sc mueve de
forma pasiva a través de- las célul~ a favor de un gradiente
osmórico por el transporre de Na~ y HCOJ-. Esta tcori.a,
debacida en la accualidad. ha dado paso a ocras que posrulan
d rranspone de HCO,- desde la sangre a cravés de uo corransporcador H C0.1-Na• y no como CO!. cncrando a la
luz acinar por u n canal de membrana específico !fl¡. l·I ~.
81 .
Los componentes enzimáticos dd jugo pancrcitico son
sccrcrados por las células acinares que los sinterizan. Tras su
síntesis. son cmpaqucrados c-n gránulos de zimógcno. que.
tras d esún1ulo adecuado, migran hacia la n1cmbrana apical
con la parcicipacion del cicocsqudcco. donde son liberados
por exocitosis. junto con una pc-qucña canddad de flWdo.
Existe orra vía de secreción. en la que no in{crvicncn los
gránu1os de zjmógcno. Las enzimas prC"scntcs en e l jugo pancrcácico se recogen en la fl&u ra l· l 'I C. Encrc ellas se incluyen p rotcasas.. lipasas. amila.sa y nucleasas.
CVtfl l
fo1ologia de la digestión
ÁCIHO
2
e
Célutas
..•
ac1nares
~. --
Cetum
ductuJares.
8
u -Amilasa
LUMEN
Tnac1lgl cerol tudro!.asa lhpasa)
F°'!o .pasa A2
Colestetol ésrer hiarotasa
Collpasa
•t¡:jf;-Cr
SANGRE
fttur• l -15. ÁclI'tO pancreátko (Al. Célutas duttulan:s yc.entroatinares y mecanismo de secrec,ón de bicarbonato 181. Células acinares y enzi-
mas pancreáticas (CJ. AC: anhidrasa carbónica.
Fase intestinal lllf. 2· 16, S). Es la más importame y supone el
Regulación de la secreción de jugo pancreático
Los dos componentes del jugo pancrdcico tienen unas fun ..
cioncs claras ('J1 el proceso digestivo, que son las siguientes:
nemralizar d conrcnido ácido que llega del estómago al duodeno e hidrolizar los componenccs de los alimcncos para oh~
cencr ouos que puedan dtra\'csa.r el epitelio n1ucoso. La. ncu ..
cralizaciOn dt'I quimo ácido es un paso pn:vio imprescindible
para Ja actuación de las enzimas pancrc-.itias. cuyo pH Opti ..
mo es1á cacano a la neuualidad.
Es lógico pensar. cc-nicndo en cuenra lo apucsco. que los
f.1ccorcs que detr-mtinan la sccrc:-ción de jugo pancreático de·
ben c:scar n:bcionados con la prc:s(ncia de ácido y nurric:-nccs
(y otros componenccs alimentarios) en la luz duodenal.
También están implicados mcc.anismos ni:rviosos. canco in ..
crinsecos como c.ttrínsecos.
i\I igual que en la St"crcción gástrica, la regulación de la
secreción pancrcácica C'O respuesta a la comida puede CSlfUC•
rorarse en eres fases: cc:-fiilica. gástrica e inccstinal.
Fase cefálica llif. 2·16, Al. E.scá mediada por reflejos nervio-
.sos vagovagalcs coHnérgicos que- SC' inician en receptores gus·
carivos. olfurivos, mecinicos yquín1icos durance la ingcsción.
masticación y deglución dc:-1 alimento. Aunque las fibras v-.¡..
gales incrvan las células cenrroacinarcs y acinarcs. la Ach ciC':·
ne un efecto mayor sobre la fracción cnzimácica que sobre la
hidroelectcoliciea, por lo que el jugo secmado en esca fase es
75·80 ºo de la respuesta coral. En ella inrervic:-ncn mecanÍY
mos rc:-Aejos nen·iosos (vago' ".t.sa1a y enteropancrcáJicos).
que liberan Ach secretando un iugo rico en cnzin1as. así
como mecanismos hormonales que in1p1ican, de fomt.a nll.yoritaria, a dos hormonas, la sccrccina y la CCK. La scrrcti..
na es liberada por las células S duodeno¡-cyum1ks por la prcscnci• de ácido en I• luz duodenal. con un pH umbral de
35. La c.mcidad de sccrerina liberada depende del área de
superflcie duodenoycyunal estimulada por d ácido. Tam·
bién es liberada por la presencia en la luz de ácidos grasos de
cadena larga. Esca bormom es-tlmub. de forma sclecciva, el
componencc hidroclccrrolirico dd jugo pancrcicico.
La presencia de productos de la digestión de bs procd·
nas (aminoácidos, como fcnilaJanin.t, mccionina \' valína. y
oligopépcidos) y de lipidos (ácidos grasos y mono~cilglicer.;.
les) libera CCK de las células 1 de la mucosa imcsúnal Esta
hom1ona actúa estimulando, de forma poccncc:-, la fracción
enzimác.•ca del jugo pancreático. cjcrcic:-ndo escaso efecto 50,.
bre la fracción rica en HCQ,·. La canádad de CCK libe.rada
depende dd área intestinal esrimulada y de la carga de nu·
rrienrcs pracnrcs en la luz.
Los estudios acerca de los mecanismos celulares de.- la se·
creción de jugo pancrcárico han mostrado que las caul3S dd
páncreas exocrino que constituyen los ácinos cicnen receptO*
n::s para los rrcs .sccrccagogos implicados c:-n la respuesta a la
rcs-
contida • .sccrt'cina. CCK y Ach. Esta caracccrística nos pami~
te hablar de potenciación enrrc .sccrecagogos. en c::spccial en..
rrc CCK y sccrcrina, au nque también se han dcscrico cncrc
pucsra rotal. Es iniciada por cstimulos mecinicos de disten ..
Ach y sccrccina. Entre CCK y Ach, sólo har electos adirivos.
sión del estómago que disparan reflejos vagov:igalcs (exrrlnse·
Existen disáncos mccanism05 in1plicados en la inhibición
de la secreción de jugo pancrd.cico. Den ero de los mccanis-mos nerviosos. la esdmulación de fibras simpáticas inhibe: la
rico en enzimas. Supone un l 5 °o dC' la rcspuesra total.
Fase gástrica Ui.. 2-16. Al. Supone sólo d
5-1O oO de b
cos) y gastropancrc.i:ricos (lncrinsccos} que sccrcc:an un jugo
de composición scn1e;ance a la dcscrira en la fuse cefálica.
E
J
Bases fisiológicas \ bioquimicas. de fa nulrición
A
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~__,
B
1
Visión
Aminoácidos Acidos ~
Péptidos Moooac.ilglicflofes
Gusto
Offa10 _ ___
~ac-ión
Degluci<in
SNE
Sec1etina
CCK
/
acrn.ares
(enzunas)
' --
Células duclales
- - 1 - (HCO) y fluido)
l'lpr1 2-H. Fases de la secreción de jugo pancreáuco en respuesta a la comida. Al Fases cefálica 111 y gástrica 121. BI Fase intestinal CCK:
colecistoquinina; SNE: sistema nervioso entérico.
sccrccjón. La sornatostalina, por via para.crin-a. también in·
hibc la sccn:ción pancreática.. Existen dos péptidos. uno libe..
rado por los lsloccs p:tncrcáricos. el PP. y o ero. por la n1ucosa
intestinal (cspecialmcncc. íleon y colon) , c-1 PYY, que eras su
liberación por produccos de la digcsrión de prordnas y grasas y ocros componentes luminalcs inhibe la secreción de
Jugo pancrdrico. En respuesta a la comida, b secreción pan ...
crcática c.xocrina sie adapta a la dicta. modíficando su conte..
nido en las distintas enzimas en función de la c.ancid.ad de
sus sustratos presentes en la diera. Esta ad.aptación es n1edia...
da por discimas hormonas. como la CCK (proreasas y amilasa), sccmina y GIP (lipasa), e insulina (amilasa), que actúan sobre la aprc:sión d< los genes para escas enzimas.
Secrecion biliar
Además de las imponamcs funciones del hígado en d meta·
bolisn10 corporal. sínccsis de mo1Cculas de impomncia para
discincas funciones y su papel C"n la dc:toxificación y la acre...
ción de:" produccos endógenos y Xc:"nobióricos, <l hígado accúa
como glándula aneja al cubo digcscirn, sccrcrando a su luz la
bilis con una clara función en los procesos de digcsdón y
absorción de las grasas de la diera y las vitaminas liposolublcs
(ácidos biliares). Lt bilis rambién cime funciones de excreción (pign1cncos biliares. colest<rol, F.ínnacos. etc.).
Composición de la bilis
La bilis es una solución acuosa con dos componentes. uno
inorgánico. consciruido por clecrrólicos de forma n1ayorica...
ria (Na·, K·. Ct" y HCO)) y ocros núncnlcs {Ca2'), y ocro
orgánico. que lo forman ácidos biliares (65 °o). fosfolípidos
(kcicinas) (20 °o). colcsccrol (40 ° o), proccínas (5 %) y pig·
memos biliaccs (0,3 °o). marorirariamcme bilirrubina. Además. existen orros componentes n1inoritarios (c.n1.i1nas, fár. .
macos. ecc.).
Su función digestiva la ejercen. de forma mayoritaria. los
liados bi/iam. Son simecizados en d hcpacocico a partir dd
colcscerol y. además de su función digcsciva, constituyen la
principal vía de excreción de núcleos de colesterol dd o rga·
nismo. El hígado sintctii.a dos ácidos biliares~ d ácido cólico
{con ucs grupos OH) y el ácido quenodeoxicólico {con dos
grupos OH): se mua de los denominados liádos biliarn prinu1rios. Estos ácidos son secretados hacia la luz inccstinal.
donde son modificados por la microbiora bacrcriana (dcshidroxHación en posiciOn 7 ) y cransfom1ados en ocros dos dci.dos biliom """ul11rios: d dcsoxicólico y d licocólico dihidroxilados y monohidroxüados, rcspccrivan1entc.
La csuucrura química y la disuibución uidin1cnsiona1 Je
los discimos radicales de su molécula hacen que los :ícidos
biliarn se componen con10 n1olécu1as anfipáácas, con dos
dominios diferenciados; uno hidrófobo v ouo hidrófilo.
Esta propiedad es la responsable de que. ~r encima de cier·
tas concentraciones (<ollt'~nlTilción 111ic~lar crftira), forme
agregados moleculares. bs miulm. La función de las núcelas
c."5 manccnc:r a los otros lipidos büiucs en solución, especial ..
mente el colesterol (micclas mL'<tas de ácidos biliares. coles..
rcrol y fusfolípidos). Normalmcmc. los ácidos biliares esrin
conjugados con dos aminoácidos, taurina y glicina. y al pH
de la bilis están en forma aniónica furm.ando, mayoritaria..
Fisiología de la digesttón
menee. sales de Na-, por lo que se los denomina cambién
Jal.s bi/i,rm.
Mecanismos de secreción de la bilis
La bilis os secretada al canalículo biliar a envés dd polo api·
cal (o biliar) dd hcpaiocim ffi¡. l r >. Postcriormcncc se
dirige, por los conductillos biliatcS incrahcpáticos, al árbol
biliar cxrr.thcpárico1 y a rravés del conducto biliar común
llega al duodeno. Duran<e los per íodos inccrd igescivos, gran
panc de la bilis sccrccada se aln1accna en la vesícula biliar,
que es \•aciada al inrcscino eras la ingcsción de alimento.
El volumen final de bilis que llega al d uodeno ená forma·
do por eres fracciones, dos de ella.$ canalicularcs, las fraccio.
ncs dependiente e indcpcndicncc de ácidos biliares, y una
ducmlar independieme de ácidos biliares.
La fracción canalicular dC'pcndicntc de áádos biliares ~
forma por el transpone acti\'O de cscos aniones orgánicos.
sincctiz.ados o captados de la sangr< portal por el hcpatocim,
hacia la luz del canaliculo. Su p r<S<ncia c-n el canalículo csra·
blccc un gradiente osmódco que determina la c-nrrad.a de
agua y decrróli1os en él (fl¡. l- 1"l.
La fracción canalicular indcpendjc-n<e de los ácidos biliares se debe al trnruporcc activo de elccuólicos a la luz canali ..
cular. principalmencc de Na-~ aunque pueden intervenir
orros iones canco orgánicos como inorgánicos, como giuratión y HCO)-. csrablecié.ndosc un gradicntC' osmótico para
el paso de agua y mros electrólitos ,flg. 2 1! .
La fracción d uctular independience de ácidos biliares es
formada en las céltJas de los conductillos biliares por sccre·
ción acciva de HCO;-. E.sra es estimulada cspccífican1cncc
por sccrctin-a liberada en rc:spuc.sra. a la comida.
Los ácidos biliares secretados al canalículo, al llegar a su
conccncración micclar crítica forman rnicclas que solubiJi-
2
.
--~·AS
............
'--'~
2
zan los dominios rkos en fosfolipidos y colesterol de la
membrana apical del hepatocito, entrando ambos lipidos en
la bilis.
Los desequilibrios en los lípidos biliares q ue imp~quen
una disminución de ácidos biliares y fosfolípidos ylo un aumC':nto en el contenido c-n colesterol pueden hacer que escc
último prcdpice y. an1e diferentes agc-nre.s descncadenance.s.
forme cálculos biliar<S. La furmación de estos cálculos es
más frccuencc en la vesícula biliar.
Regulación de la secreción biliar
La secreción hepática de bilis depende. en gran medida. de
la secreción de ácidos biliares. Los ácidos bilia~s conrcnidos
en ella, tras .sc-r sccrel3dos aJ canaJículo, siguen por el siscC"n1a
de conduccos inrrahcpácicos y cxcrahcpáricos y son. c-n panc,
almacenados en la vesícula biliar en períodos inccrdigcsrivos.
pasando u na pequeña canridad al duodeno a cra>is del esfínter de Odcli. En los períodos posprandialcs se >-acia la vcsicu·
la y los ácidos biliares llegan en una aha concencración a la
luz inccsrinaJ. donde ejercen sus funciones en la digestión v
la absorción de la grasa de la d icta.
Tras su accuación. estos aniones son reabsorbidos.• casi en
su coralidad. en el ilcon y c:l colon proxin1al mediante mecanismos activos. en el c:aso del primero, y pasivos. en ambos
S<gn1encos. Los ácidos biliares más hidrófilos (con n1:is gru..
pos O H) son craruporcados por mecanismos acrivos de la
mucos..'l ilcal, n1icncra.s qu< los más hidrófobos (con menos
grupos OH) difu nden pash-amcnce a través de la membrana
enrerociraria. Vía ponal se dirigen. de nuC\·o. al higado.
donde son capiados con una alca efic<tcia (> 90 "o) por los
hcpacociros a travC:s de sistemas de rr.m.sportc específicos de
su membrana sinusoidal. Posteriormc."nrc son secrecados al
canalículo, cscin1ulando la formación de bilis. Este ciclo se
denom ina ármlnrión emn-ohepáriat dt dádos bilü1m (CEH) ,
constituyendo el principal mccanisn10 que regula la sccrc. .
ción de bilis hepácica tflg. 2- liO.
Exiscen otros n1ecanismos nerviosos \' hormonales, adc·
más de la C EH . que afectan al volumen.de bilis que llega al
duodeno eras la ingestión del alimento. y que se cscudian a
continuación .
Respuesta biliar a la comida
Sinusoide
Cooducto
biliar
BILIS
flf'IR l - f7. Mecan.smos de secreción de bilis. 1: fracción canaticular dependiente de ácidos biliares; 2: fracción canalicular indepen·
diente d.e ácidos biliares; 3: fracción ductu!ar 1ndepend!enie de ácidos bíliares; AS: áódos biliares; GSH: gllrt<itión.
Durante los periodos incerdigcsti,·os, la mayor parte de la
bilis se cncuC':ntra en la vesícula biliar. Escc: divercículo tiene
la función de almacenar temporalmcnu: la bilis y concen..
eraria. Esta úl1ima función la realiza gracias a las propiedades
del epitelio de su pared, q ue absorbe electrólitos (r\a•, a - y
HCO,-), erando un gradienrc." osmótico que mueve c:1 agua
basca la 5.1ngrc. la concentración de ácidos biliares puede ser
del o rden de 2 a 20 \'eccs.
Tras la ingesrión del alimento, la actividad vagal y del
SNE que se origina durante las fases cdal ica y gáscrica de la
digestión inicia contracciones inccrmi1C':nccs dC': la vesícula y
relajaciones simulcine.u del csfínrcr de Oddi. que \'an drc..
nando bilis hacia el duodeno. Durance la fase imescinal. la
p resencia de ácido y productos de la digestión de p roteínas
y. sobre todo. de las grasas en duodeno induce un .a.umcnco
Bll
puede haber dos ciclos encerohepáricos complecos lflc.
2· 19) .
Secreciones Intestinales
Las secreciones del imcsrino delgado y grueso concicnen, fundamrnralmentc, mucus. clccrrólicos y agua. En el intestino
delgado proximal. glándulas submurosas y células mucosas
del epitelio son las ~spon.sablcs de una sccn:ción rica en n1u·
cus con función procca:ora de la mucosa fu.ntc a ag~ioncs
mecánicas del contenido luminat Tan1bién se produce una
sccrt"ción acuosa con un contenido en clccrrólicos S<n1cjantc al
plasma. En el intestino grueso (colon}, la secreción es menor
que en d delgado, pero más rica en mucus. que es sccrccado
por células mucosas cpirelialcs y con gran contenido en K• y
HC01-- Existen in8ucncias nerviosas acrínsC'C35 y estímulos
mecánicos luminalcs que afccran la secreción del colon.
Veslcufa
y conducto
biliar
....... 2·T8. Cirrulación entero11epática de acidos billares IABI.
DIGESTION Y ABSORC10N
en la sccR"ción hcpácica de bilis (efccro colerérico) y una
conrracción ·rcsicular que drena gran canridad de bilis hacia
la luz intestirul (<Í<cco colagogo) (6g. 2-191. La acidcL lu·
minal lih<"ra S<'cn:cina que estimula. por vÍil e ndocrina, la
fracción ductular de bilis rica en HCQ,·. Los p roduccos de
la digcsrión de grasas y p roccínas liberan CCK con un po·
cence efecto concr.iccil .sobre la \'Csícula biliar. induciendo su
1-aciamiemo, y un efccco rdajame dd csfincer de Oddi.
Como consecuencia de lo expuesto. en el momenco en
que llega el alimenco al duodeno. se p roduce la cncrada de
gran cantidad d-c bilis con una aha concentración de ácidos
biliares. Esce hecho favorece la digcsción r absorción de los
lípidos diccé-cicos. Tras su accuación, son absorbidos y vucl ...
\·en al hígado para ser de nuevo sccrecados, cscimulando la
secreción hcpácica de bilis. Durame d periodo posprandial
Las funciones de mocilidad y S«nxión del sistcn1a gasrroin-cesrinal están rcgulad:as para pcrn1icir u na digestión y absor-ción óptimas de los nutrientes presentes en los alin1entos
ingeridos.
Aspect.Ds anatomofuncionales
Los procesos de digestión r absorción se UC\·an a cabo, n1a..
yoricarian1cncc, en d intestino delgado. Este scgn1cnto ince.s ..
tina! cicne una scric de cscruccuras especializadas que facili ..
can an1bos procesos..
La principal caracteristica de la n1ucosa intestinal es el
acraorclinario incremento en la superficie disponible para
las ú lcimas ecapas de la digcsción y la absorción de los componentes alin1cncarios. Las especializaciones cscruccuralcs
SNC
Flbra'S
vagales
CuctJ1ac1ón
enterohepátic-a
,;;:,~-;vi;---
~
~leon
.,----, .E~
Moooacilg6cE<oles , .
LUZ
Aminoac:JdosPiptidos
f•ra 2-tt. RegulacWn de la secreción biliar en respuesta a la comida. AB: ácidos billares; CCK: colecistoquinina.
Ftsiología de la digesbón
Alea
supe-rticia.
ln:estulO
0.33m;
f'hegues
mucosos
de Kertcnng
l rr2
Vellosida"áe'S
10 m2
~1ltcrovellos1dades
,.,
_.,."·
:oc 'Tl-"
.;
f...-.
2·2'0.. Esquema las estructuras que parbapan _en el incremento de superficie intestinal para optimizar la digestión y absor·
de
la
ción de los nutrientes.
rcspo!U3bks de esre aumemo de superfkk son los pliegues
mucosos (de Kerkring). las vdlosidadcs de b mucosa y las
microveUosidades del polo apical de las células del epicelio
mucoso (cmerocitos) fla. 2-20).
Los ent<"rocitos. debido al continuo desgaste n1ecinico y
quin1ico por acción del contenido luminal. tienen un-a vida
media cona. que oscila corre 4 y 6 días. Esras células son
renovadas periódicamente a parcir de: células indiferenciadas
(célubs madre). simadas en la base de las crip<as inn:stinalcs.
Estas cC1ulas se van diferc:nciando y migr.1n haci2 el vénicc
de la vellosidad. donde adquieren sus características secreto·
ras. digcs<ivas y absorávas.
La proliferación. diferenciación y ntaduración del cpiu:Jio
mucoso cicnc-n una regulación compleja en b que están i_m ..
plicadas hormonas gasuoimescinalcs (gasrrina, CCK. grdina). así como otras honnonas (hormona de crecimiento),
f.1ccores de Crt'cirniento v la narur.tlC'Za del contenido lntcsti ..
na!. Escos procesos n:guiadores son fácilmente aherados por
el ayuno. la nutrición parcnccral coral, las r.adilcioncs ioni ..
zanccs y los agentes quimioccrápicos. p rovocando síndron1cs
de maladigcstión-malabsorción de dif<rente gra»edad.
La digestión mecánica se inicia con la mascicación en la
ca\•idad oral y conúníaa <n el estómago gracias a las poten ces
conrraccioncs de Lt zona caudal. Todas ellas permiten la división del a.limcnco hasta convcrrirlo en parácu1as de n1uy
pequeño tan1año, anees de su vaciamiento hacia el intestino
delgado. Esca división mecánica da lugar a un gran aumento
en la superficie del alimcnro. lo quc fa\-orccc la actuación de
las enzimas hidrolíricas y ocras sustancias. facilirando la di ..
gc:süón química.
La digestión química la realizan enzimas hidroliricas pre:·
scnres en la luz gastroincc:-scinaJ yen el epitelio mucoso. Estas
son sccrecadas por distincas glándulas a la luz intestina). don ..
de ejercen su función (digestión lumina)) o bien se asocian a
la membrana del polo apical de los entcrociros (borde en
cepillo) (digmión ik 11w11bra1ur).
Los proceso-s de digestión comienzan en la ca\•idad bucal
y continúan en el estómago. pc:ro es en el incc.stino delgado
donde adquieren una mayor rcle\-ancia; de hecho, las altera...
cioncs en los procesos de digestión sólo apar<"ccn por mal·
funcionan1ienco de Jos mccanisn1os dlgcsñvos r de su rcgu ..
lación en csrc sc-gmc-nto.
Una va tc-rminada 12 digestión. los productos resultantes
deben atravesar la barrera inccscinal hasta Ucgar al medio interno, sangre o linfa de los capilares que llegan a las vdlosidadcs intestinales y que se localizan en la l:únina propia. Para
llegar al torrente sanguíneo o linf.írico. los productos de la
digestión deben atravesar: a) la capa no agiuda de liquido en
el lumen intcscinal; b) el glicocáliz. en <'Strecho contacto con
la membrana apical del enterocho: t') el citoplasma enteroci ..
cario; tÍ} la membrana basolaccral: e) d espado intercelular;
j) la membrana basal, y g) la membrana capilar ' 61;. 2-21 •
El cransportc (absorción) de las sustancias luminalcs hasca
el n1edio lncemo puede realizarse por diversos mecanisntos,
que se ponen en marcha dependiendo de sus propiedades
fisicoquin1icas. Estos ntecanismos son los siguicntGs: pinoci..
rosis, difi1sió11 si1nplr o facilitada y lranf/"'ne anit"O.
En este capirulo sólo se estudian la digestión y la absor·
ción de los macronmrientes (hidmos de carbono, lipidos y
prot<"Ínas) y se exponen, brC"VemencC', algunos aspectos del
- - - Luz intes!1nal
- -- Capa no agitada
Mecanismos generales de la dtqestión
y la absorción
La digc:srión de los alimt'ntos puede: dividirse en mcciruca y
química (normalmente, a esta última se le aplica el aombre
de digmión).
2
F.,... 2·2
Es.quema de la barrera intestinal
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
balance de íluidos en el tracto ga.stroinrcstinal. Algunos as·
pe-ecos de: la absorción de: micronucric:ntcs se estudian en los
capírulos 10 y 14 a 24.
Digestión y absorción de los hidratos de carbono
En la dicta, los hidratos de carbono se cncuemran. de forma
mayoritaria (~
50 °o), como polisacáridos Vt"gcta.les (almido..
nes); el resto .se ('JlCUcnrra como monosacáridos (glucosa),
disacáridos (sac:uosa, malrosa, lactosa, trcalosa) y polisacáridos animales (glucógeno). También están prcscmcs polisacáridos vegetales no digestibles, la fibra dictérica, que incluye
ct'lulosa, hcmicelulosa y fKCtÍnas, encrc otros.
Digestión
La dlgcsriOn de los hidratos de carbono se inicia en la boc~t
por la acruación de la amilasa salival (prialina) tras la insalivación del bolo aJimcnticio. La actuación de ara enzima
permanece hasra la llegada del alimcmo al estómago, donde
se inactiva por el pH ácido.
En el inccsrino delgado acrúa la an1ilasa p:incrci.dca, que
concinúa la digestión del almidón de la diera.. Este polisacárido vegetal está furmado por molécuJ.s de glucosa unidas
por enlaces a - 1.4 (amüosa) , dando lugar a una cadena lineal~ que se: ramifica en ciertos puncos con enlaces a ... 1.6
(amilopcccina). Tanto la arnilasa saJi,.-a] como pílOCreácica
rompen sólo los enlaces a -1,4 de b molécula de almidón. y
los productos de su hidrólisis son glucosa. malrosa, malta·
críos.a v dextrinas limice.
Ex~cpto la glucosa, que puede entrar al medio inrc:mo sin
posreriorc.s n1odificacionc:s. los demas producros de la hidró-lisis deben sc-r rransformados en sus monos:a.ci.ridos constiru ..
ycnccs por un conjunco de enzimas dd borde en cepillo. Las
dextrinas limite son hidrolizadas principalmencc por una glu·
coamilasa, aunque la saca.rasa (que hidroliza la sacirosa) y la
ison1alwa cambirn pueden acruar sobre ellis, aunque sólo
sobre los enlaces a -1.4. El enlace a -1,6 es hidrolizado por la
isomalma (a -dominasa). La isomaltasa forma un complejo
con la saca.rasa. Otras dísacaridasas de la membrana micro,·e...
llosiraria son lacrasa (jl-galactosidasa) y rrcahsa. que hidrolizan la lactosa y la crcalosa. rcspcctivamcmc (6¡¡. 2·2.2, Al .
Absorción
Los n1c:canismos absonivos del cncc:rociro sólo son capaces
de incorporar monosacáridos, en concrc10~ giucosa, galactosa y frucmsa. El proceso de absorción de la glucosa y la ga·
lactosa es d mismo)' di!lc.-re dd que utiliza la frunosa.
La absorción de glucosa y galactosa se realiza por un trans·
porte activo secundario al de ~a·, utilizando una proteína
rransporradora dcpcndicncc de c5'e catión, la S LGT- 1. El
rransporrador capta, en la cara a.terna de la membrana, una
molécula de glucosa/galactosa y dos de Na'. La energía para
d transpone os suministrada por una ATPasa-::-.:a•/ K· depen·
dicnn: dd borde basolatcral que manricnc un gradiencc de
:-.la' cnrrc d exterior yd interior del cnrcrocito (51, 2-22, 8).
La frucrosa c:nrra en el cnterocito por difusión facilitada
por atedio de una proreina cransporcadora prc:sc:ncc en la
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-<!
membrana apic:al (GLUT-5). La salida a rravés de la mcm·
brana basolatcral del cntcrocito es mediada por ouo cran_s..
ponador (GLUT-2). rambién por difusión fucüir•da. aunque algo de fructosa pasa por difusión simple. Este mismo
mecanismo de salida del cnccrociro lo utilizan J. glucosa )' la
galacrosa fla. 2-12, Bl.
Esrudios rcácnu:s consideran la absorción de glucosa por
mecanismos no activos dC' difusión en rcspuc.sc.a a clC'\,..td:as
conccnrraáoncs lunlinalcs de glucosa (> 30 mM). Tras desear·
tarsc la vía para.celular para explicar este mecanismo. se ha
propue.ro que el rransporrador GLUT-2 prcscmc en la mcm·
brana basolatcral del cntc-rocico puaic i.nsc:rt.trsc, a corro pla·
za, en la membrana apical de csra célula dando lugar a la difusión fucilirada no sarurablc de glucosa y rambién de frucrosa.
además de la mediada por GLUT- 5. Este mecanismo, coope·
r.uivo con el corransportador activo de sodio y glucosa (SG LT1. 1odn1m-glueOY lü1J:ed mmsporter- 1) parece mediado por
cambios c:n la concc:ncración de Ca!' citosólíco y la interven..
ción de receptores gusrativos de dulce imcsrinales (T 1R I,
TIR2. rm1i11g rtrrptorr TJRJ, TJRL) regulados por mecanismos paracrinos y endocrinos (GIP. GLP-1 y GLP-2). El signi·
ficado nurricionaJ de csce n1ccani.smo absorth·o aún no cscá
aclarado. e incluso m:icnccs esrudios han gt":ncrado cierta con·
crovcrsia sobre dicho mecanismo. que podría relacionarse con
la rcsiscencia a ta insulina. la diabetes tipo 2 y la regulación de
la absorción de azúcares en situaciones de elevad.as concentra·
cioncs pJ.smáticas de glucosa por permancnáa de GLUT-2
en la. membrana apical.
Digestión y abS01"t1ón de las proteínas
Digestión
La pepsina gáscrica e.s la primera cnzin1:i que accúa sobre las
proteínas de la dicta !tlJ. 2·23). Es una cndopeptidasa que
rompe los enlaces pc:pcídicos enm: aminoácidos aromácicos~
Las prorcasas pancrciticas (tlg. l· 23 que tienen un papel
más rdc:vance en la digestión de cs1c nutrience pcn:enccen a
dos grandes grupos: endopepridasas (rripsina, quimiotripsi·
na y dasrasa) y exopcpcidasas (carboxipcptidasas A y B).
Cada cndopepcidasa tiene especificidad por dcrcrmiruidas
uniones pepádicas~ en las que parúcip:an determinados ami..
no-ácidos, mientras que h1s cxopc:p1idasas separan residuos
aminoaádicos del omcmo C.tcrminal del polipéptido. La
accivación de codas c:Uas se debe a la tñpsina, que. a su VC"Z,
es activada {a partir del rripsinógcno) por la cnrcroquinasa.
una prorc:asa dd borde en cepillo del epitelio duodenal.
Tr3S la acruación de las diferentes procc.asas. los productos
de la digestión proceica pr('SC"nccs en el lumen son aminoáci·
dos y oügopéptidos (40:60). Los mecanismos de tr.lllSportc
en la mucosa sólo admiten aminoácidos dipépridos y tripéptidos; los tcrrapéptidos, pentapéptidos y hcxapéptidos deben
ser hidrolizados a aminoácidos o péptidos más pequeños por
peptidasas del borde en cepillo fi¡. 2-23).
Absorción
E.xisrcn dos sistc."mas de transporte c:ntcrocicarios para la ah-sordón de los produccos de la digestión de fas proceínas.; uno
-e
Glucosa - - - - - - - - - Am1lasa
LUZ
Frucmsa
------1
1
G1ucoam olasa
Trealasa
fsornaltasa~sacarasa
ENTEROCITO
Mictoffllosidades
e
SANGllE
K' ~
Transporte
act 'IO
.o
LUZ
I\'
Glucosa
•
•
Fructosa
f"_. l -U. D ge.Len IAI yabsorc.On 181 de los hoératos de carbono de !JI ooeta GLUT-2, SGLUT-1. iransponaj~ ae glucosa, GLUT-5; transportador áe fruc1osa
de cUos, loc•luJdo en el íleon. e> el cncar¡;•do Je tr.in<ponar
aminoácidos. y <"1 otro, de IOC'.lliuc.:1Un }'C)'llnJI, ~ encarga
dd transpone de Jipcptido> y 1ripcptiJo, lfo
El 1ranspon •dor de dipéptodos y 1t1pép11do< « Ún1Co e
por este u.ansporador es un uansportc ¡¡cuvo .sci.:und.rio .il
movimiento de H ·, por un intcrcarnbiado r H N.i· de l.a
incspcd fico. Tiene •h• •6nidJd por los pép1iJo< <k c<1J Ion
gicud y no de cadcn• más lug.1. así como prcfcrcnci.l por L
m inal de b membrana. fuorcce el paso de estos pépudos • I
interior del cnti:rocico. El cninspon c iJc:-.il de an1ino.ícidos,
aminoácidos (estcrcocspc<11lciJ•J) El mc..1m<mo uulo2.1do
mis acci\'o que d
membrana ap ictl que crea una diferencia de poicncial clcc
rroquímica. que. junco con el ambiente ácido en la ar~ lu
ycywul. utiliza dislinlos sistcm;a.s. Lo) dc:
J
Bases fisíológicas ~ bioqu1rrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
Pro:einas
0!1gopeptidcs
.. .
Peptidasas
del borde
en cepillo-
.,
Peptidasas
c 1 ~osóf1cas
Transportadores
luminales
de am1no.icidos
•
e
Peptidasas
citosólicas
Transportadores
basolaterales
de aminttacidos
'f"'llln 2-23. Digestión y absoraón de las proteínas de la dieta.
la cara luminal del cnccrocito son muy específicos y absor..
ben grupos de an1inoácidos con dc-tcrn1inadas caractcríscicas
(neutros., ácidos. básicos. iminoácidos). Los sistemas crans·
portadores de la n1cmbrana basolatcral son comunes !l los
encontrados en otros tipos celulares (p. ej., cClulas tubulares
del riñOn). Esros sistcm.as de uansportc son dcpcndjcnccs
del gradiente de Na'. y ocros son independientes de este
rransportc de Na~. La difusión puede ser un mecanismo de
absorción significativo para los an1inoácidos má.s hidrófo.bos. Los oligopéptidos que entran en el cnrcrocico son hi ..
drolizados por pcpridasas cicoplasm.iricas hasta aminoáci ..
dos. No obsranrC'. se ha observado que una pequeña c.anciciad
de estos pequeños péptidos cncran intactos en la sangre, lo
que explica quc cicrros pépcidos, con actividad biológica. la
mantengan cuando son ad.ministrados por via oral.
Digestión~
absorclon de los l1pidos
Los lípidos de b dicta son los que presentan mecanismos de
digescíón y absorcíón m:ís complejos. debído a la escasa so!ubílídad de ellos en cl medío acuoso de fa luz ímcsúnal. Los
lípidos alirncntarios son, mayc>rirarian1cntc, criacilgliccrolc.s.
Tan1bién, aunquccn menor proporción, cxisrcn fosfolipidos
}'colesterol, además de las vi1:1minas liposolublcs.
Digestión
La digcsción comicnza en el cscómago gracias a la actuación
de una lípasagá.micacon un pH óptimo entre3 y6 yde una
csccras.a incspccific.a prcscncc en los alimentos (como la car·
boxíl-éster lípa<a de la leche). La lípólisís gásuíca puede ser
de imponancia en fa digcscíón de los Upidos en d nconato,
pero es poco rclcvanrc en el adulro. El páncreas secreta a la
luz duodenal lipasa. colípasa. fosfolipa<a A2 (como precursor
inacch·o) y colcsrc.rol cstcrasa (lipas:a incspccifica).
La fracción lipidjca que se vacía dc.sdc el estómago es
emulsíonada por las sales biliares presentes en fa luz duode·
na!, formando goticulas de alrededor de 1 ~lm de diámeuo,
lo que aumcnra de fornta espectacular la superficie de actua ..
dón de la lípasa (flg. 2-24, A). A conccncradoncs fisiolósi·
cas, las sales biliares inhíbcn la acmacíón de la lipasa. impí·
diendo su uaíón a la ímexfasc agua-lípído de las goticulas.
Para eYitar b ínhibidón. la lipa.<a se une 2 la colipasa. que
desplaza a las sales biliares de la interfase y ¡xmlÍtc la hidróli-
Fmologia de la digestmn
A
2
8
LUZ
LUZ
Gotas de grasa
••
Emulsión
¡,,
Lipasa
Collpasa
fosfo1JpasaA2
Col.es.tero! este.rasa
Ácidos
bi ares
,.
'k
••
..,
r ~·
• •
r
..~·
.,..
•
••
•
l l~ 1 1 +
•
• ,.
~
Difusión ~~
!
.,.
1
Oifuslón
f.Kilitada
Digestión!
Prote:inas
1 transportadoras
,,,
~
Reticulo
endoplasm co
liso
•
~~
o
~
~celas
mooas
·r · ~r ~
f~ i ·2'.
Capilar
sangulneo
Ácidos
tri liares
•
~
Monoacdglicerotes
Apopcotelna
r r
f oslolJp.OOS
~
C.pila!
hnf.atrco
~~ri:i¿
~ ~
Tnacbghcero es
de ácidos grasos
Lisofosfolip1dos
~
Ésteres de colesterol
Qullomtcrones
V
Colesterol
~
Actdosgr""'5
Digestión (AJy absorción IBI de las grasas de la dieta. AB: ácidos biliares; REL re tirulo endoplásmico lis<>
sis de los rriacilgliccrolcs. La lipasa pancrcicica rompe los en·
laces t y 3 del criacilglicerol, dando como productos de la
digesrión ácidos grasos y 1 -monoacilgliccrolcs l tlg. .l H, A1 .
La fosfolipasa A2. activada por cripsina, separa de los fosfolipidos el ácido graso localizado en posición 1, dondo lu gar a ácidos grasos y lisofosfulipidos. La colesterol escerasa
rompe los enlaces éster de d isúncos lipidos. como ésteres de
colcsrcrol y de viraminas A, D y E e, incluso, de criacilglicc·
roles. En csros úlcimos accúa sobre los eres cnJ:iccs. dando
lugar a glicerol y ácidos grasos.
Absorción
Los p roducros rcsulcanrcs de la digcsción de los lipidos ali·
menearlos. ácidos grasos. 2 ..n1onoacilgliccrolcs. lisofOsfolipi ..
dos. colcsrcrol y vira.minas liposolub lcs. por su carácccr hidrófobo deben ser solubilizados en la luz imcstinal para
poder ser cransponados hasra la vecindad de la membrana
ap ic:al dd emerociro, donde son absorb idos.
De nuevo, las sales b iliares desempc1ian un papel crucial
en el proceso de cransporcc luminal y absorción de estos pro-duetos mediante la tOrmación de m icc:las que los solubilizan
fig. 2-.l·t, A y 8) . Esw micd:is mi.uas atraviesan la capa no
agitada en directo conracco con la nlcmbrana microvclJosira...
ria. l:na vez al1i. cscos produccos. en airas conccnrracioncs. al
ser liposolublcs, atraviesan la n1cmbrana por difusión. ..-\un ..
q ue esca vía aiscc, hoy en dia se conoce-a ocros mC"canismos
de absorción de los p roductos de la digcsrión lip ídica, en los
q ue csrán implicados cra.sporcadorcs con una c ierra apccifi· ~
cidad. Esros t ransponadorcs pertenecen a la fumi!ia de pro- m;r;
•
tdnas fijadoras de ácidos ~os IFABPl y son depcndiemes
de los mo\•imicncos de Na'
2 .. 2-.. BJ.
El colcsccrol cnc:ra al cnccrocico por difusión : sin embae..
go. cxisccn mecanismos que limiran la absorción de cscc lípi~
do y de orros de csrrucrura scmcjanrc (csccrolcs \'cgcralcs) y
que implican a p roteínas que sJ.can a b luz intcsrinal, por
mecanismos acrivos, e.seos compuestos dc:sdc el jntcrior del
t<nccrociro.
Una va. dcncro del cntcrociro, todos ellos se u nen a pro-tdnas de unión específica (Fi\BP y proteína cransportador.t
de csccrolc.s), q ue cvica n su acun1ulación en d cicoplasma.
debido a su insolubilidad, y que los transporta hacia d rctÍ·
culo endoplismico liso, donde se produce 12 rcsint<sis, ÍOr·
mándosc de n uevo criacilgliccrolcs, fosfolípidos y é.sn:rcs de
colesterol Todos estos lípidos se unen a apoproccínas (apo
B, C y A) y son modificados en d complejo de Golgi, formándose los qui/01nicrones que por cxocitosis salen dc:I ente..
rocico y cncran al capilar linfático a c:ravés de las fencsrracioncs de su cndocdio (fig. l-.H, 81.
Los ácidos grasos de cadena corra y media no áenen que
ser solubilizados por las micelas y ac:ravicsan la membrana
enrerocicaria. siendo übcrados a la sangre dircccamencc.
cr11.
Ba..ance de ftmdos en e\ aparato gastrointestinal
EJ t racto gascroin tesrinal recibe diariamente c nrre 7 y 1O 1de
líquidos, de los q ue casi d 98 % es absorbido, eliminándose
sólo pequeñas camidadcs por las heces.
Los liqtúdos prcscmes en la luz gasuoimcstinal. e n 24 horas, provienen de su ingestión con ;Üimcntos y bebidas
(aproximadamenre, 11), y los rcsrames. hwa d cota!. de las
distintas secreciones. La salíva aporta 1 l. el jugo gáscrico 11.
d jugo pancreático 2 I, la bilis 1 1 y las secreciones imcstina·
les 1 l. Del total, sólo Ucgan al intestino grueso 600 mi, y en
heces sólo se excretan 100 mi. Por lo tamo, unos 6.S 1 son
absorbidos e n el inrcscino delgado)' unos 500 mi en d grueso
en condiciones normales. aunque." este úlrin10 segmento ric·
ne u na capacidadahsortiva queoscila emre4 y61 •fltl. 2-lSI.
La absorción de agua en d rubo digcsaivo es pasiva a f.ivor
de un gradiente osmótico e hidroscitico (fucnas de Srar..
ling). c reado por el transporte activo de dccuólitos (espc·
cialmeme. :-Ja•).
Los iones son cransponados a cravés del epitelio inccsánal
por rutas rranscelulares y puacduhrcs. Los procesos irnpli·
cados son di,-crsos. B Na· se transporta por cuatro mcc:ini,s...
mos: a) difusión rcsrringida a cra\-és de canales de n1cn1bra..
na: b) corransporte con solucos orgánicos. con10 se ha
estudiado en Ja absorción de glucosa y aminOOcidost e) co-cranspone Na·.c1-, yd)ancipone Na'- H '. Dcesms ú ltimos.
cscin presentes dependiendo del segmen to intcsrinal consi..
dcrado. Esce e.ación deja el cncc:-rocito por la actividad de una
ATPasa-Na•fK• dcpcndiencc.
El CI· se absorbe a favor de un gradiencc dmrico en roda
Ja longicud intc-srinal. -aunque en íleon se corraruporta con
Na~, siendo est e último el mecanismo mayorirario en este
segmento.
El mo,•imiento de líquidos (absorción o s;:crcción) se
produce en respuesta a gradientes osmóticos. originados por
el movimiento de iones. inorgán icos o solucos orgánicos os.mótican1cncc activos. Los solutos son rransportados desde la
luz al inccrior del cnccrocito y, después. al c:spacio ín ccrcclu ..
lar. Este n10,·in1icnco crea un gradicn cc osmótico que hace
que el agua se mueva desde la luz hacia cl con1panimicnco
intercelular. incrcmcn1ando cn él la p resión hidroscicica que
decerrnina su movimiento a cravés de la membrana basal ha~
cía el apilar sanguíneo vcllosicario. Esce moclelo concempla
8
lJ.!.!J..;
intestino delgado
lngesta
de alimentos
500ml
(hasta
4-61)
IH l 11
Absorción
intestino gJUeSO
1 1
""'!""___.
y fluidos
Jugo gáslnco
Heces
Salrva
o
p.ancre.at1co
r..,n 2-2'5. Balance de fluidos en el tracto gastrointestinal.
Bilis
Ftsiología de la digesbón
rn:s companimientos diferentes (lumen intcscinal. espacio
imercdular y luz capilar). En los procesos de sccm:ión , d
agua del espacio intercelular es arrastrada osn1órican1C'ntc
hasta la luz in res ti naL
La absorción dc clcccrólicos -y, coruccuentcmcncc. de
agua- es llevada a cabo por los cnccrociros maduros, que sc
cncucncran en la zona apical de las \'c_llosidadcs inrcscinalcs
que apresan en su membrana luminal codos los meca.nis..
mos de rransponc: <Íl" iones y solucos orgánicos. ror el con·
erario. los cnrcroc.icos de las cripcas, menos difcrcnciados y
El sistema gastro1ntes.unal. que Jncluye el tracto 9astro1ntffiinal y las glándulas anejas (glándulas salivales. páncreas e hígado!. es el encargado de incorporar al medio interno los nutrientes y otros componentes contenidos en los
alimentos. Para llevar a cabo este cometido realiza cuatro
funciones básacas: mob1idad, secreción. d1qestión y absorción. Las funciones motoras permiten la progresión del alimento (más o menos modificadol de forma ordenada por
los disllntos companrmentos y Sf!9mentos del tracto gastrointestinales en sentido orat-aboral. así como la eliminación de los residuos no dtgesubles. A su vez. tambien facilitan los proces.os de digestión y abson::ión. permitiendo la
mezcla con las secreci.ones digestivas y la renovación de la
capa de contenido luminal en contacto con la mucosa absortiva. las secreciones digestivas (saliva, juqo gástrico.
jugo pancreático, bilis y secreciones fntesünatesl son las
responsables de transformar las grandes y comple1as moléculas presentes en los alimen10-s en ocras. más pequeñas
y sencillas, que puedan ser incorporadas al torrente sanguíneo y utilizadas por los diferentes cejidos y órganos. Esta
transformación la realizan, principalmente. por su contenido en enzimas hrdrolfticas ll1pasas, proteasas. amtlasas.
etc.l y en otras sustancias que facilitan la a-cción de eUas
fác1do clorhidrico. ácidos biliares. etc.I. la digestión es el
proceso de transformación de los componentes alimentarios (nutrientes y no nutrientes!. para que-puedan incorporarse al medio interno. la absorción es la encargada de
permitir el paso de esos compuestos a través de la barrera
1ntestlnal ldig:estival. para lo cual utiliza dishntos mecanismas lárfusión. difustón facilitada, transpone activo. ecc.J.
El sistema gastrointestinal desempeña un importante papel defenscvo. romo barrera. para evttar la entrada de m1-
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C.td.t rnpílulo tiene 1lgunos aspectos de histofuiologi.i..
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.an:u:ómio y funcion.tl y b d.ulficaciOn Je tocios sw ckmmros
(ncwon.u.. ncurotr.tnsmisorcs. cte.).
2
maduros, SCCfCt.J.n iones Ct- y, por lo LlJllO, tienen UI12 fun..
ción de .secreción nct.a de agua a diferencia de los \'CUosira·
ríos.
El desequilibrio de Huidos en d rracro gastrointestinal
puede debc-rsc- a un-a alreración de los mecanismos intestina·
la de secreción y absorción (menor absorción y/o mayor
.sc-cn:ción) o bien a la pres<ncia de un exceso de solutos. os..
mórican1cntc activos en la luz. como consecuencia de sÍn·
dromcs de malabsorción o n1aladigcsrión, lo que detcrnúna
la cncrada de agua hacia la luz intestinal.
croorganrsmcs patógenos y sustancias potencialmente dañinas al organismo. Para ello. el sistema inmunitario
gastrointestinal está muy desarrolla-do (placas de Peyer.
células inmunocompetenre-s. mucosas. erc.1.
• las funciones digestivas están reguladas y coordinadas por
dos t.pos de mecanismos: neNiosos y humorales_ Es.tos
mecanismos son de upo reflejo y re·spon-den a estímulos. en
su gran mayoría, procedentes de la luz gastrointestinal
(medio externot y que consisten en cambios en la naturaleza físico-química del contenido luminal (concenlración de
h.Jdrogenfones. o-smolandad. presencia de nutrientes. e1c.I
o estímulos mecáni<os de distensión de distintos segmentos. Estos estímulos ponen en marcha reflejos nerviosos o
humorales (endocñnos o para-crinosl. que actúan sobre los
diferentes efectores del sistema gastrointestinal (fibras
mus-eulares lisas. células secretoras exocrinas. vasos sanguineos. células inmunnarias. células enteroendocrinas}.
modificando su actuación y regulando las distintas funciones.
• los mecanismos de regula-etón nerviosa pueden ser extrínsecos. mediados por las divisrones simpática y paraS!mpática del sistema neMoso autónomo y basados en reíleios
largos. e intrínsecos. en los que interviene el sistema nervioso entérico a través de reftejos cortos. Losme-canismos
de control humoral se basan en la liberación de dtstinta:s
hormonas y péptidos por células endocrinas. muy abundantes, suuadas en el tracto gastrointestinal o en glándulas anejas. Existe una esuecha relación entre ambos sistemas de control. interactuando entre ellos para elaborar
una respuesta adecuada y óptima al estimulo que la inició
(integración neuroendocrina].
HANSDi l\iB. Thc: crucric: necn-ow: systcm O: gastrointestinal functioru. rhar-.macol Toxicol 2003; 92: 249-57.
Scgund;i p.lnC- de esta. rc\·is:ión ;tC'fU;f.I del si.stt".nu nervioso entérico,
b que: se describe y aplic..t su :actu;iciOn en disúnt.U funciones
gasuointn:tiru&Jn.
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Hf:l\nat.SON" JM- Gascroi.tucstinal parhophysioJogy {LlppinccnTS
pathophysiologysui~). Philadeclphia: Llppincou·Ra,~n. 1996.
1\1onogr.ifla dcdic:td.t .l ~ fisior.uoJogU dd tncto g;urrointesúrul
desde un punto de \'ÍSlot clínico. ;aunque todos los c.apitulm tienen
un fund.tm-('nto fu-iológi.ro de l.is .1.lteracionc:s que describe (p . ej., el
capitulo dedicado 3. las ditrrcas).
j OH."'50S LR. Gastrointestinal physiology,
s·· c:d. St.
l.oUW. Elsc-
vic:t-~·losby. 2014.
Última edición de lt monogr;Úi:t clisicot de Johruon sobn: Hs-iologú
del tncto g.uuoinu:stin-..tl.
Bases ftsiológlcas y bioquimtcas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
LR. BAJtAm KE. GIUSlL~~ FK, MEllOL\NT JL, S .UD HM.
Physiology of tbc gasuointcstinaf tract, 5• c:d. San Oi<go: Elsc-
j OHl<SON
vicr, 20l2.
T r.ot.ulo muy completo .lCCOCl de los últimos .l\"J.OCC'S en l.J. tisiologú
del tr:tClO gasuoint~tinJ.l, en d que SC' descnbcn los tr.tblfOS publiodos y tt'\'isionn m..ú m:ieru~ dC' b bibliognJl.J. de 1o.s difl'ttnn:s
ap.irt;;ados. Se- tr..ttoa de b obr:t de consulu por o:cdcnci.t en nrc
tl'm.t.
R, STERNL!\'J e, oc. G101GJ0 R. GREE."(W'()QD-V.\.llrf M EERYD.D
B. EotC'rocndocri.nl'" cclls: a ..,,.¡C'w of thC'lt role i.n brai.n-gut
communication. NcurogasUO<:ntcrol ~1otil 2016~ 28: 620-3-0.
Rl'cil"ntc revisión dC" la.s funciones en1cnxn<locrirus que rel.tcion.tn
LAroaR.E
b función digcsriv.t con funciones de: rcguUciOn mcubóJic.i e: ingcsta de mmcntOS OI trOl\'Ó dd eje certt.ro--inn-stino.
~Ll.CE OJ. TEH..\ .'f B. 1.1..U SlLU.l F. (20 IS). Pharmacology and phys.i-
c('lul.Js cntcrocndocñn;u del u.tero d igestivo y sw funciono qut
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Lihro dedicado ,. In b.tSc."S fu:iop.ttológicas de b cnfc:nncd;a.d; en
cad..-. capítulo, h.iy un.i introducción Je l.J. función normal de c.Jd.i
uno de los sistcnus. induido d g.¡stroinU"Süru.L
S.\.'iDEllS ~l. Kou SO, Ro S, W.uto S~i. Rcgulation of g;uuoinrcs-
tin-aJ motiliry-insights &om smooth mu.sclc biology. Na.t Rcv
ology of gastrointestinal cnteroc:ndocrinl' cclls. Pb:ann::acol Rc.s
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P<n•p«t 2015: J: .00155.
Rro.·isión quc recoge infomu..-ión .icnuliud.t Jccrct dc U Rgt&1.tciOn dc l;s nlocilidad di¡;cnio;.'J.. Induyc ;aspectos nO\•cdo.sos dc U
ftsio!ogU dd músculo liso g.asuoinc:icsun.tl
lk\·isión muy reciente sobrc 101 hsiologí.1. dd sistcnl..i endocrino~
uointC'Stin.tl con nllC'-us ronccpcos u-crea de lu fun<Cionn de l.u
3
Metabolismo de los hidratos
de carbono
O. Martínez Augustm y M. D. Suárez Ortega
•
Conocer los conceptgo, de glucóh\J'!lo, f:lucont"Ogt--n~1s, ~ínt~is de glucógeno
•
•
Descnbir las diferentes reacc1unt~ dt: li.'1 glucóli~is y de la gluconeogénesis.
ldenllficar la> et.1p.u lim1t..,,10• de la ~lucóh•i• y d<' la g luconeogénesis y estudiar
su regulación
Conocer los suslr.itos gh.Koneogt1\1to-. m.i't 1mpott..1nt(.'1; en condiciones fisiológicas.
Conocer la .,.¡a de las pcnto•»is..(CM(JIO y ,;u función
Conocer la rut.1 ele b1osínlt..~1s del .ittdo glucurónico, por su in1portan1e papel
en re.icc1ones de dt·~to~iíic.lc: 100
Comprender el mct.abolismo del gluc~eno y 4iu (unción, diferenciando claramente
su p.i.pel en el hi~1do y en '"' mu~L-ulu t"'itlUt'leuco. .JSÍ como su regulación diferencial.
Conocer las re.lcc1ones. mc.-drJ.ntc la ... cu.llt:"S otrM monosacftridos y polJalcoholes rngresan
V t;ILKOJ.,"'t!nóh~I~
•
•
en la rul.l centr.-. ~ del mctJbol1~mo glut-id1co
ruta~ de b1®nr~1~ <leo kx am1noazucares por precursores de otras biomoléculas.
Conocer fas
CONTEN IDO
METAllOUS.lllO Of POllAlCOHOUS
MEU.llOUSMO DE LA Gll!COSA
Entrad;¡ de la ¡:IU<°"' • "'' c<lul ....
Glucól"'
f.ermeot.Kion 1Jc11< a
\'1.1 de las pen!ow>-1°'1•10
form.K1011 ~ .1e1do ~lu<uron1co
GJuconec~J\
Re¡;ul.mon c00<din.xl. de I•
\. l.t ~Juconeoi.::,~111
Ciclos de w.irJto
glu«~"''
Met.ibolismo del .00.tol
'letabolismo del 'Ufüol
Mfl.AJIOLl'!MO OU c.tUCOCl'NO
B1osin1esis del glucógeno
Degradación del gluco,;eno
Rei;ul.lción del meubohsmo del glucót;eno
MfTAIOUSMCJ Of LOS OUGOSACAllOOS
IKKINTESl5 Df LA LACTOSA
llOSll,óTEStS Of ..\Mlf'iOAZLICAlll
MfT"8Dl.IWO Of OlWOS MONOSM:UlDOS
Fructosa
Gala<t""1
.'•l.lnosa
-
--
-
-
-
-
--
--
-
,,_,
J
Bases ftsiológlcas y bioquimtcas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
INTRODUCCIÓN
Los hidraros de carbono consricuycn d grupo de biomoleculas más abund.mccs en la narura!C'la y, dcnuo de dios, el que
tiene mayor imporrancia merabólica cs la glucosa, que es el
comb1miblc por excelencia de rodas las células.
En csce c:apículo se incluyen las d.iscincas rucas del meca..
bolismo de los hidmos de carbono. En primer lugar se cscu·
clia la glucólisis, que es la vía de degradación de glucosa has·
ca piruvato y que constituye la ru1a cenrr.t.I del acabolismo
de los hidraros de cubono.
Ocra de las meas de degradación de la glucosa es la vía de
las pcncosas- fosfa10, en la que se obtienen pcnrosas y poder
reductor en forma de N,.:\DPH 1 que serán utüizados en rcac..
cioncs biosinréticas y en la defensa anrioxídante. La con\•cr..
sión de glucosa en ácido glucurónico rcprc.scnu orra vía de
inccrés. ya que una de las ~ormas de eliminación de xcnobiórico.s imp[jca su conjugación con cscc ácido.
La gluconeogéncsis. que es la síntesis de glucosa a partir
de precursores no glucidicos, es una ruca que sólo se realiza
en 1odas sus ccapas en el hígado y la conaa renal. Se dcscri·
ben de forma conjunc.a en esce e.apículo los mecanismos de
rc¡;ubción de la glucólisis y la gluconeogénesis hepáticas,
dado que. al ser dos ruras que funcionan en sentido opuesto,
deben cscar muy bien coordinadas.
Si bien la glucosa es la molécula de mayor imponancia
entre Jos hidraros de carbono, Olros monos:aciridos procc..
dcnccs de l.t diera -como b fruccosa y la galaccosa y. en me..
nor proporción. la m:ino.sa-se mcrabolizan a intermediarios
de la ru1a cenrra! del mc12bolismo. Jumo a ellos, en escc ca·
pírulo, se incluyen algunos polialcoholcs, como el :tilico! y el
sorbicol, utlUzados como cdulcoranccs. Asimismo, se incluye
cambién el metabolismo de la lactosa.
En cscc capírulo se csrndia además el metabolismo del
glucógeno. su biosínccsi.s y degradación, descae.ando su fun_,.
ción difcreme en d hígado r el músculo y dedicando una
acención especial a su regulación t:n ambos ccjidos.
Por úlrimo. dado que los hidra1os de carbono forman
panc de biomoleculas complejas, como las glicoprotcínas,
los proccoglicanos y los glicolipidos, se decallará su nna de
biosinccs.is.
METABOLISMO DE LA GLUCOSA
Entrada de la glucosa i las celulas
La mayoría de las células de los mamíferos captan la glucosa.
aden1á.s de ocros azúcares y polialcoholcs. a cravés de prorci...
nas cransportadoras de glucos.1~ Hasca el montcnco se han
caraccC"rizado dos clases de rransporcadores de glucosa: trans-ponadorcs de glucosa acoplados a sodio {SGl:n y cranspor·
cadores de glucosa independientes de sodio (GLt..rl).
Tra nsportadores de glucosa acopla dos a sodio
En la accualidad se conocen 12 miembros de genes humanos
que codifican para SGLT (SLC5). De esros rransporradores,
el SGLT - 1 fue el primero descubieno, y sólo cuarro son
rranspona.dorcs de glucosa; los demás son cocransportadorcs
de otros azúcarc-s.. anionc:s~ vicaminas o ácidos grasos de cade ..
na corca. La capración de glucosa por los SGLT se produce
por un slsrema de cotransporte con sodio. mccüanre tra.n.sporcc activo secundario. que: garantiza la capcación de monos.acáridos al inccrior de la cClula en cont.ra de su gradicnce de
concenrración. Tocios los uansponadorc:s companen la mis..
n1a esrruccura con 14 .segmentos a ..hélice uansmcmbrana
conecrados por scgmenros polares glucosilados a ambos lados
de la membrana y con sus exc:remos amino y c:arboxilo del
lado cxrrac<lular. Hasca hac< unos años se consideraba que
los uanspon•dores SGLT sólo se expresaban en célulasepircliaJcs de intestino y riñón, donde son responsables de la acu·
n1ulación de glucosa y galactosa. l'\o obsrance. actualmente se
sabe que iamo SGLT- l como SGLT-2 se encuentran am·
pHamcnrc disrribuidos en el organismo y 5C' expresan incluso
en cerebro. glíndulas salivales. glándula mamaria r conducros biliares. Además. se ha descrito que los SGLT son prorCÍ·
nas mulrifuncionalcs con mecanismos comunes de funciorti...
nlicnto que no sólo se comportan como corransponadores de
NaT/glucosa. sino que rambién pueden aauar como canales
de agua y de urca y sensores de glucosa. Así, por ejemplo, se
ha demostrado que SGLT -3. no es un couansponador de
Na'/glucosa sino un 5CJ1Sor de glucosa. Es10 !Íene particular
relevancia en el cerebro. donde las neuronas cspc:cializ.ad:tS
que concrolan el sueño, d apccico r la secreción hom1onal se
comfX>nan como dcu:ctores de glucosa.
Transportadores de glucosa independientes de sodio
Los Gllff tienen una csuucrura scmcjancc: a la de los
sci:r. con 12 segmencos a -hélice uansntémbrana conecta...
dos por scgmemos polares glucosilados a ambos lados de la
n1cmbrana y con sus cxuemos anúno y carboxilo hacia el
cirosol. En la acrualidad se han caracterizado l 4 cipos de
GLUT. Estas isoformas difieren en su localización risular,
sus caracccrisric:.15 cinédcas y su dependencia o no de insuü..
na. De hecho, la capiación de glucosa se regula en función
de la expresión y localización de los discincos GLUT en distintas células y en discinros csiados meiahólicos. GLUT- l
esc.á ampliamente disrribuido en codos los tejidos.. en cspc..
cial en ericrocitos. células endoteliales del cerebro. neuronas.
riñón y linfoáros. Tiene gran afinidad por la glucosa y posee
unaconstamc de Michaelis (K,,,) (2 mM). GLUT-2. GLl.ff-3
y GLUT-4 conscicuyen ejemplos válidos para ilumar la re·
gulación de la absorción de glucosa por cs!e ripo de crans·
ponadorcs. Así, d GLITT-3 es d principal 1ransponador de
glucosa en el cerebro y posee una K,. ( l mM) muy por debajo de los niveles de glucemia normales (4-8 m.\1). lo que
indicaría que cransporta glucosa de n1ancra constante al inre·
rior de las células que lo expresan. Por su parre, d GLUT-2
posee una Kmaira ( l 5-20 mlvO. por lo que las células que lo
expresan sólo absorben glucosa cuando la glucen1ia csci e:lev;ida. Este cransportador se expresa, entre otras, en las células
ji pancrciiicas, en bs que la cnaada de glucosa es señal de
que la glucemia sanguínea se encuentra elevada y de que
deben desencadenarse los mecanismos neccs..1.fios para la li·
bcración de insu~na (producción de ATP por degradación
de glucosa, con la consiguicnce inhibición del canal K'-ATP,
accivación de la cnuada de calcio y. como consecuencia, li·
\Mabolismo de los hidr.110> de carbono
beración de insulina de los endosomas a la s.mgrc). El
G LUT -4 es un uansporcador q ue se expresa en d músculo y
en d tejido adiposo. La localización en la célula de esce
cransporrador. y por lo canto su acávidad. depende de los
n iveles sanguíneos de insulina, ya que ésca c.s necesaria para
que c.l rcccpror. que nom1almcncc se encuentra almacenado
en unas \•csiculas incr.acclularcs. 5C' in.scrcc en la membrana
plasm:iáca. áene una afinidad alta por la glucosa (K.,,
5 mM) . Por úlcimo, d G LUT-5 tiene una K.,,alca ( IO mM),
se c ncucncr.i en el intestino delgado y e n los cesóculos y es el
responsable de la capración de &uccosa por difusión taciliu ·
da. En d recículo endoplásmico del hígado y de ocros tejidos
gluconcogénicos c:xiscc orro cranspon2dor. GLUT.. 7. que
facilica la salida de glucosa p roceden« de la hidrólisis de la
glucosa-6-fosfaco por la glucosa-6-fo..J:.rasa. Se conocen acru:almcnrc la localización y caractcríscic.a.s de algunos de los
nuevos GLUT. En la tat.I. \.1 se recogen su localización y
principales caracccristicas.
Glucóli~s
La glucólisiscs la ruca cenera! del cacabolismo de la glucosa. En
db se degrada b glucosa con un doble objeóvo: obtener e ncr·
gfa en forma de:\TP y sunúniscrar p recursores para la biosín·
1csis de componcnca cdularcs. La glucólisi.s se produce en
codas bs células de los mamíli:ros, siendo la fuente exclusiva o
casi cxdusiv·.a de cncrgi.t c-n algunas células y ccjidos, con10 los
C'rirrocir~ la médula renal. el cé'rC'bro y los ccscículos..
1Mi.¡; 11t 1
ssu.. 1
SGLJ.. 2
SGLT-3
La glucólisis se desarrolla Íntcgmneme en el cicoplasma
y, en dla, una molécula de glucosa se escinde para dar lugar
a dos moléculas de piruvaco. En esta ruca se pueden di.stin ...
suir dos fases: fusc preparatoria. en la que se convierte la
glucosa en dos moléculas de criosas-fosfaco fit. J-1 ), y fase
de obtención de energía. con la convcrsíón de las dos molé·
cu las de criosas en dos de pinmuo y la obccnción de ATP y
NADH lfig. '-" .
Fase preparatoria
En esca fue, la glucosa se modifica para dar lugar a frucro·
sa- 1,6-bisfosfaco, que se escinde y origina dos criosas-fosf.uo
con consumo de ATP. La fu.se p reparacori:t de la glucólisis se
cUvidc en divrrsas etapas~
Fosfon/;món de la glucosa
E.o general. codos los hidratos de- carbono deben COO\'C-rtirsc
en sus corrcspondicncc-s formas acciva.\ para poder ser m~a·
bolizados. Aunque en algunas rutas metabólicas la fom1a
activa se obtiene por incorporación de nuclcósidos disfosfa..
co (UDP-azúcarcs), en la mayoría de las rucas, incluida la
glucólisis. la acti,~ación consis~c en la obtención de la fom1a
fosfoálada. Por lo canco, la fosforilaci6n de la ~lucosa es la
primera ccapa .-n la fusc prcparacoria de la glucótisis. En esca
reacción irreversible, l.t glucosa se fusforila por una quinasa
a expensas de ATP para convenirse en glucosa-6-fosfoco
Propft'dadtt c.&racteri ~ticas
Pr1nc1pal locaUución
Intestino. tráquea, riñón. corazón. cerebro, testículos
y próstata
Riñón, cerebro, hj.gado. músculo. tiroides y corazón
GLlJT.. I
GLlJT..2
lntesuno. testiculos. ütero, pulmón. cerebro y tirotdes
Intestino. nñó-n. hlgaoo. cerebro. rráquea, útero y páncreas
CorteE rena\
Todos las tejidas
Hígaóo, islotes de Langerhans. intesbm>~ riñón y cerebro
GLlJT..J
GLlJT..L
Cerebro. testí-cutos
Tejido a-diposo. corazón y músculo esquelfiico
SGLT-4
SGLJ..5
3
Captación de glucosa y galactosa
Captación de glucosa
Sensor de glucosa
Captación de glucosa y manosa
Capta.ción de glucosa. galattosa y fructuosa
Captadón de gtucosa, galactosa. manosa yglucosamina
Captación de glucosa con baJaafinidad. N.o limita la veloc1aad
de transpone
Captación de glucosa con atta afin,dad
Captación de glucosa con a!ta afin.ida. dep.endierne
de ifl'SuLna
GLlJT..5
GLlJT..6
lnteshno delgado. testículos y riñón
Bazo, leutoc1tos y cerebro
GllJT..7
GLlJT..Q
Reiiculo endoptásmtco de hepatocnos
Testkutos, cerebro, gtandutas suprarrenales. hf9ado, bazo.
1eji® adiposo marrón y pulmofles (compartimento
intracelular!
Hígado y riñón
GLlJT..9
Cap.tación de fructosa
Transpor1a hexosas y moléculas relaaonadas a través
de las membranas de los orgánulos. intracelulares
Factbra la salida de gluca<a bbre
A1 encontrase dentro de la célula donde no hay glucosa libre,
su func1ón fisiológica no parece ser el transponede glucosa
Transponad.or de urato, no compite con glucosa y fructosa
GLlJT.. 10
Corazón. pulmón. cerebro. hígado, músculo esquelétict'.l,
páncreas~ placenta y riñ6.n
Glucosa y galaC1osa
GLlJT.. 11
GLlJT.. 12
GllJT.. 13
Corazón y músculo esqueletico
Corazón. músculo esquelétJco. te1ido adiposo y próstata
Cerebro
Glucosa y fructosa
Dependiente de msultna. con excepción delmio<:anfio
CO-transpona H· y mroinosnol
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
~:20PO,r
OH
Glucosa
Fructosa-f>.losfato
f
CITOSOL
fH,Of'03
e- o
-
A
1
>-°'=====+- H- f = O
btt 0H
2
0ltlidroxtacefonafosfato
"-> 3-1.
H
fruclosa-1.6-bifosíato
H- C- OH
~H.20P032-
GlicEfaldehi<fo.
3 .fosfato
Fase preparatoria de la glucótisis.
(f11. }- JI; de esta forma, además de acti>-arsc para su degra·
dación. se cvi1a que la glucosa salga de la célula.
la quinasa que ca<aliza b fosforilación de b glucosa en
1odas las células es la hcxoquinasa. Como todas las quinasas,
necesita ATP y Mg1•. la hexoquinasa tiene poca espccifici·
dad pan la glucos.i es, por lo 1anto, capaz de fosforilar a
ocros azúcares. pero pos«"· en cambio. unil gran afinidad por
la glucosa (1(,. 100 ¡lM). Esta gran afinidad asegura que la
glucosa pueda ser fosforilacb en 1odas Lis células, aun cuan·
do sus niveles cxcracelularcs sean muy bajos. En cuanto a su
regulación, la hexoquina.sa se inhibe por su producto, la
glucosa-6-fosfato. En d parénquima hepático y en las células
,:S del páncreas existe una is«nzima, la glucoquinasa, que es
muy específica para la glucOSd, pero ciene una baja afinidad
por ésta: su K,,. es aira ( 10 mM). Las características de esta
enzima hepá1ica y las del transportador GLUT-2, que. como
se ha mencionado antes. tic-ne una a!tJ. K111 para la glucosa.
hacen que d hígado sólo retire glucosa del 1orrente sangui·
neo cuando sus niveles cscin elC\-ados. Recientemente. S<.' ha
descrito que la glucoquinasa esiá regubda por la pro1cina
rcgubdor• de glucoquinasa (v. Regulación de la glucólisis.
más addante).
r
que cataliza la formación de fructosa-2,6-bisfosfato a panir
de fructosa-6-fosfa10. la reacción caializada por la fosfofruc·
toquinasa l es práctic.unentc irrC\·crsiblt: en condiciones ce..
lulara y es b mejor regulada de la ruia glucolfrica. De he·
cho. la fosfofructoquinasa 1 es la enzima reguladora que
n1arc:a el ricmo de la glucólisis; es una cnzin1a oligomérica
que tiene una cinética sigmoidea. con cooperarividad posiri ..
va para su sustrato. También es :ilostérica y la unión de sus
moduladores al sirio regulador modifica la afinidad de la en·
zima por su sustrato. ModulJdorcs positivos de csra c-nzima
son la fmaosa-1.6-bisfosfa10. d AMP y d ADP. mientras
que d ATP se compona como inhibidor. El citra10 puede
1ambién potenciar d efecto inhibidor del ATP (v. Regulación de la glucólisis, más adelante).
Rotura de Id lructosa-1.6-bislosfato
La fructosa- l ,6-bisfosfa10 se escinde para dar lugar a dos
criosas: gliccraldehido-3-fosfa10 y dihidroxiace1ona-fosl:uo.
Esta reacción está cacalizada por la fruccosa-J ,6-bisfosfa10
aldolasa, conocida simplemente como aldolasa.
lnterconversión de viosas·fosfato
Conversión de glucoSd-6-fosfato en frucrosa-6-fosfaro
En la siguiente reacción. c:icalizada por la fosfohc:xosa ison1c..
rasa (fosfoglucos.~ isomerasa). b glucosa-6-fosfaco se con·
viene en fruc1osa-6-fosfaco. Es la primera e1apa reversible de
la vía. la fosfohaosa isomerasa 1ambién requiere Mg1·
como cofacmr y es específica para la glucosa-6-fosfato y la
fruct osa -6-fos faro.
Formación de fruclosa-1.6-b1sf-osfato
La fructosa-6-fosfa10 se fosforita. a expensas de ATP y Mi•,
para convcrrirsc en fructosa.. J,6-bisfosfalo por la acción de
orra quinasa, la fosfofructoquinasa J. Se b denomina fosfu..
fructoquinasa 1 para cüsringtúrla de la fosfofructoquinasa 2.
Sólo una de las rriosas. d gliceraldehído-3-fosfaro, puede se·
guir la degradación por la ,.;. glucoliáca. por lo que las dos
rriosas se: isomcrizan a gl.iccraJdchido..3 .. fosfuro en una ~ac·
ción c:J.talizada por la triosa.. fosfuto ison1c:rasa. E.sea es una
reacción rc-vcrsiblc en condiciones ce1ularc:s.
Fase de obtención de energía
En la primera fose de la glucólisis, una molécula de glucosa se
conviene en dos moléculas de gliceraldchido-.~·fosfa10. En b
fase de obtención de energía .fi¡. J.?), cs1as dos moléculas se
convierten en piruvato y la energía de la degradación de glu·
cosa se conscm1 en forma de ATP y poder rcduc1or en forma
de NADH . Esta tase se divide en diversas eiapas.
'Yletabolismo de los hidratos de arbor>G
¡r=:•j
D1hidroxi.acetona
rosrato
-=====-: Gliceraldeh!do3-fosfato
•
3
no origina un carboxi1o libre, sino que uciliza esta energía para
formar, con una molécula de fosfato inorgánico, 1.3-bisfosfogliceraro. Se trata de un anhídrido fosfórico carbon1ico con
una alca •energía libre de hidrólisiSlt o "rico en ~ncrgía.. (cap. l ,
Funciones y mccabolis.m o de los nurricnces). Esca es una reacción rn·crsib1c de la cura gluco)itica en condicion<'S cclu)~s..
Formación de ATP a partir de 1.3-bis/os/ogUcerato
l ,3-B1srostoghcerato
'V-
Fosfog~c"'m t'--ATP
ADP
q.:t-nasa
coo-
1
H- C-OH
t
CH20POJ2-
3-Fosfogficer.a!o
En la reacción siguicnce, ciralizada por la fosfoglicC"r.tco qui...
nasa. el 1.3-bisfosfogliccraro se convierte en 3 -fosfogliceroto
y se sinrcciza ATP. Es una r<acción de fusforil:ación a nivel
de sustrato, en b que d l ,3-bisfusfogliccr:uo cede su fosfaro
rico en C"nergía al ADP. Esca es una reacción rcYcrsible en la
célula y requiere Mg1' como cofacror.
Con\lersión del 3-fosloglicerato en 1-losfoglicerato
El 3-fosfogliceraro se isomeriza de forma rc-•ersiblc a 2-fos.
fogliccrato por la fosfogliccr.uo muras.a, que requiere Mg!·
como cotaccor. La reacción cranscurrc en dos pasos. En el
primero de dios, la enzima. fosforilacb en un rcsro de hisci·
dina, ceded fosfato al hidroxilo en C2 dd 3 -fosfogliccraro,
originando el 2,3-bisfosfogliccrato. En el paso siguiente, el
2.3-bisiosfoglicerato cede a la enzima el fusfuto en C3 libt"ra la enzilD2 fosfurilada y el 2 -fosfoglicerato. La enzima ini·
cialmenn-cs fosforilacb por el 2,3 -bisfusfogliccraro. que fun.
ciona con10 un cofaccor ya necesario en pcqueñascancidadcs
para comenzar el proceso, siendo regenerado al final. El me·
canismo de esta n1ucasa, que se describe más addancc, es
semejan« al de la fosfoglucomurasa. que isomeriza b glucosa-6-fosfato y la !'llucosa- 1-fosfaro urilizando como cofacror
la glucosa-1,6 -bi;fosfato.
r
2-fosfoglic-erato
EM~;- l~H~
coo-
Enz-His·PO-.H; - 3--PC 1::1 1.J-BPG -t Enz-His 1::1
= 2-PG + Em-Hi.s-ro HJ
1
COPOJ2-
Formación de losfoenolp1ruvato
CH2
¡
fosfoenolpiruvato
[ PinmW>
q"=<J
K ADP
Mgl-
K'
El 2-fosfogliccrato se dcshidrara )' Origina fosfoenolpiruvaro.
que es un cnol~tOsfuto "rico en energía• ~ Funciones y
mct:tbolisn10 de los nutrientes), en un-a rcacciOn reo.·crsiblc
caralizada por la enolasa.
ATP
eco-
&.
o
1
CH3
Puuvato
P.,,.. J ..2. Fase de obtención de energia de la 9lucóhs1s
Oxidación del gUceraldehído-3-los/aro
El gliccr.údehído-3-fosf.uo se convime en 1.3-bisfusfogliccraco en una reacción caralizada por la gliccraldchído-3-fosf.uo
dcshidrogcnasa. Esta enzima íC'.<¡UÍcrc como cofaccorcs fosfuro
inorgánico (PJ y NAO•. La reacción oxida d grupo carbonilo
dd gliccraldchído y libt"ra gran cantidad de energía libre, pero
Stmesis de piruvaro
El fosfoenolpiruvaro rransfiere su fosfato al ADP en una « ·
acción c.acalizada por la pin1,,-aco quinasa. que requiere Mgly K' , para d.lf lugar a piruvaro. Al ceder d fosfaro al ADP, se
origina piruvaco en su forn1a cnólica, que es muy inestable y.
r.ipídan1encc, se caucomeriza a su form-a cccónica (muy csra..
ble), lo que explica la gran energía libre de hidrólisis dd fosfocnolpiruvaco y hace que la r('<lcción sea práccican1cntc irrc..
versiblc en condiciones ccluJarcs.
Existen varias isocnzimas de la piruvaro quinasa: M
(músculo y cerebro). A (tejido adiposo) y l (hígado). Todas
cstaS isoc:nzimas se regulan posicivamcnre por b frucc<r
sa· l ,6-bisfosfaro, mientras que d ATP y b alanina. que se
obtiene a partir de piruvaco por cranS"aminación, las inhiben
111
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
alostéñcamcncc. Además, las isocnzimas A y L pucdcn rc:gu~
larse por fosforilación (v. Regulación de la gluoolisis. más
adelante).
Balance de la glucólisis
En la ruca de degr.tdación de la glucosa por la via glutolicica
se obcienen dos moléculas de piruvaco, dos de ATP )'dos de
NADH. Aunque se han obccnido cuatro moléculas de ATP.
se han consunúdo dos en la formación de la fruccosa- J ,6bisfosfaco. Por lo canto, el b21ancc nc:lo de la reacción es;
Clucos.1. • 1 P, + !
ADr + 1 ~AD· -
1 PlruY.1to + ! ATP +-
+ 2 N:\DH - 1 H· • 2 H 10
Reguldción de la glucóbs1s
El Rujo de glucosa a cravés de la ruca sJucolicica cicne que
csra.r muy bien rcgulado para manccner prácticamcnce coru·
cantes los nivclcs de ATP. así como para asegurar cl sun1inis-c:ro adecuado de intermediarios con fines hiosincéácos.
El primero de los aspcccos que hay que considerar para
csrudiar la regulación de la glucólisis es la capcación de glucosa. Como se ha mencionado anees, se s.abc que la insulina
acáva la c:nrrada de glucosa al incc-rior de las células del músculo csqudécico y del rcjido adiposo por el cransporrador
GLUT-4. En ausencia de insulina, la mayoría del GLUT-4
csci localizado en \'C:SÍculas inrracclulares. La insulina esrin1u ~
la el rranspone hacia la membrana plasmática y la inclusión
del rransponador en ésta, al fusionarse con l.as vesículas. Adc...
más. la insulina produce una disminución de la endocicosis
dcl rransportador. Hay dacos que sugicren que ambos meca·
nismos de cscin1ulación de la captación de glucosa por la in ...
sulina csc:in mediados por la procdna quinasa B (cap. 4, ScñalizaciOn inrracelular, romo 11). Sin en1bargo. no es sólo la
insulina la que csc.imula la capración de Alucosa por la célula
nluscular; de hecho, se han obscr.-ado elc:cco.s aditivos de la
insulina y la concracción muscular en la captación de glucosa
y se ha propucsco que hay dos pools difcrenccs de GLITT-4,
uno que se estimula por la insulina y otro por la conrracción
nluscular.
Los mennismos moleculares que subyacen a la cscimula...
ción de la capcación independiente de insulina de glucosa son
de gran incerés tcrapéurico para la diabetes mcllirus, pudien·
do .su mccanisn10 de acción cscar rc.lacionado con la proceína
quinasa activada por ;\iV[P (AMPK). De hecho. en una serie
de csmdios en los que se uciliun activado res de la AM l'K,
cnrrc ellos mccformina, riazolidindionas y roccnona, sc ponc
de manifiesto que ésla tan1bién escá involucrada en la capea·
ción de glucosa cn lo.s músculos c-n reposo. Por lo lanto, la
fu\I PK sc considera un objetivo acraccivo para las cer:tpias
farmacológicas hipogluccmianccs.
El ajusce de la velocidad de la sJucólisis se consigue mccliancc la regulación de las enzimas glucolícicas que cattlizan
las rcaccion<S i.rre\·crsiblcs: hcxoquinas-3, fusfofructoqttinasa l
y piru ..-aro quin:asa. E.xisccn difercndas encrc la regulación de
la glucólisis en el músculo, en ocros tejidos excrabepáticos yen
d bigado. En esce órgano, la glucólisis cst.Í coordinada con la
gluconcogéncsis. por lo que se csrudiaci de furrna conjunca
más adelance (v. Regulación coordinada de la glucólisis y la
gluconeogénesis) en cscc capirulo (v.
3-10).
La reacción car.tli:zada por la fosfofruccoquinasa 1 es la
que concrola principalmence la velocidad de la glucólisis.
Esca cnzin1a es muy sensible a la siruaciOn energéric.a de la
célula. así como a las conccncracioncs de intern1cdiarios
como el cirraro o los ácidos grasos. De hecho. la fosfofruccoquinasa l se activa por A.\llP y ADP. es decir. cuando la
carga encrgécica celular csr.i baja. miencras que el ATP se
comporta como inhihidor. Por supuesto, el.,-\TP es ('I swcra..
to de la cnzinia. además de inhibidor. uniéndose a sirios dl.s..
tintos.. de: forma que la unión al sitio inh_ibidor reduce la
afinidad por el centro activo.
Por otra parte. cuando d nivel cnérgérico S< eleva en la
célula, se frena el ciclo de Krebs y se acumula cicraco, lo que
indica que existe abundancia de pr<curs.orcs par-a la biosínce..
sis; cl citrato saJe entonces de la micocondria, se une a la
fosfofructoquinasa 1 y poccncia el efu:co inhibidor del ATP,
con lo que se frena la glucólisis.
Como se ha descrico anees. la frucco'"1·2.6-bisfosfaco es
un acri\"<ldor alostérico muy potente de la fosfofrucloquinasa
l, no es un n1ec1bolilo intermediario de la n1ta y sólo ricnc
una función reguladora. ;\den1ás, su ni\•el cscá .somerido a
concrol hormonal (v. Regtúación alostérica. m:ís adelancc).
Cuando la fOstOfruccoquinasa se inhibe:. se incrcmcnca el
nivel de fructosa-6-fosfoco, lo que conduce al aumenro de la
concencración de glucosa-6....fosfa10, la cual. si no se desvía
haciJ orr.is rucas,. inhibe a la hexoquinasa y. por lo canto.
frena d consumo de glucosa.
Rccienccmcncc. sc ha de.scrico que la glucoquinasa está
regulada por la proccina reguladora de glucoquinasa. Ésta se
encuentra únicamc:nce en el núclco. n1ienrras que la glucoquinasa se halla en el nuclco y d cicosol. La procdna reguladora acnia secue.srrando la glucoquinasa cn el núdco de los
hcpacoci1os cuando la conccncración de glucosa es baja. Sin
embargo. cuando las concencracionC's de glucosa o fruccOS3.
se dcvan, la glucoquinasa se libera y la n1olCcula acciva es
cransporcada hasta d cuosoL Escc hecho explicaría el efecco
positivo que tiene la fructosa sobre: la ucilización de glucosa
en el hígado.
La piru\-ato quin.asa es ocro dc los puntos imporcantcs de
control. Como se ha explicado anees~ se activa por su precursor, la fruccosa- J .6-bcsfosfuo. De hecho. cs12 enzima ciene una
cinética sigmoidea para .su sustr:tco. siendo prácticamente inacd\~ a concenrracioncs fisiológicas de fosfocnolpiruvaco, sicm..
pre que las conccnrracioncs de fructosa· l ,6-bisfosfaco sean
bajas. Por d concrario. en presencia de fructosa· 1.6-bisfosf.uo.
su cinética pasa a ser hiperbólica, siendo aCÜ\';1 a ronccnrracio.
ncs fisiológicas de SLcscraco. De esca forma, la fosfofructoqtúnasa. que caraliza b sínccsis de fruccosa· l ,6-bisfosf.uo, concrola la
acti>idad de la piru,'aro qtúnasa.
Por otra parte, la piruvalo quinasa se inhibe a1oscérica·
n1c-nrc por conc:cncraciones altas de A TP, alanina (quc sc
obcicnc por su cransan1inación), acctil.CO,,-\ y ácidos grasos
de cadcna larga. que indican la exi.sccncia de sustratos n1uy
cncrgéticos.
De las eres isoformas de la piruvato quinasa (.VI, A y L.
sólo las isocnzimas L (hcpácica) y A (del ccjido adiposo) se
regulan por fosforilación. Estas isoc:nzimas pucdcn encon-
Se·
<V\elaholismo de los hidratO!t de c.1rbono
crarsc en furm• desfosforibd• (><uv.l o fosfonlJtb (in2m·
,.,.) (.-. flc· \ 1l1 . L. form• fosforall<b y. por lo unro. 1n•cci\-a, muestra un• menor .U.niJ.i.J por el fo,focnolpu·m-.to
(una K,. superior),- no se .i.;tiv• por u fruct0Sd l,6-b1<fosf.i
to. aun en prcsc:nci.il. de .1hoib -.:on"ntr.1'-ionc). U 1wcn:uma
~I no cst.i fosfunbda. por lo que u tenden<oa en el mú.><:ulo
c.s que todo d tOsfocnolpiru,·.a.to w: con,;cn.l en p1ru\,:uo.
Destino metabólico del p1ruv.Jto
El pinn-aro furmado puede
K!:U"
bien
u
rur. •Nerobu,
b1rn U ruu .1.C'roba:.L En ~ond~aonc:s acrob1JS. el ptru\'2to
entra en b m1rocondrU. uuliundo un tr2n.;pon.ador Cipcci·
fico v se oxida por b piru,·ato doh1Jrogen2Sd p•r> con\cr·
tirsc en accúl CoA. d cwl ongr~r• en el .odo de Kreb>
oxidarse a CO. y H;O fl • 1
Li piruvato dohidrogen.>>.> o un complcro muh1enzimaáco. consrarujdo por tra cnunt.is. que dc>Carboxtll .21
pinrr•ro, d..ndo lug¡r • una rnolccub de :>-:ADH v J un
compuesto rico en cncrg1;¡: el ;u:ctil Co1\ La: primcr.1 cni.t~
ma dd complcro mulueo.iun•llco Je<0rbox1b Jl p1ruvlto,
produciendo acetaldehido acti,·o. Esta cnz1m;a u1iliu r1Jmi~
na pirofosfato como cofactor. l:.J .accc.;aJJehíJo .1cuvo no c;e
libera del complejo muhienun1.itic.:o. sino que ce; rransfcrl~
do a la segunda enLrma, 1, Jih1drolrpo1I rran1JCctilau, que
lo cransflere a una molccul.1 de .icido lipoico. Asi. el 2cc<•ldchido activo se convierte en un resro .1cct1lo que e~ rrans ..
fcrido par la propi.o cnzim• • un• molc.i1I• de cocn1ima A
para general •cctil CoA. Por úlumo. I• ter«r> enzima. b
dihidrolipoil dcshidrogcnl'-', c.r.1lit• la <Onvcr,ión Jcl ;id
do dihidroltpoico en su form• origm•I Je jc1Jo l1poico,
asegurándose la conunu1dad del proccro. fata enun12 po1<:e
un F.-\.D como accptor de hjdróg.eno~ qu' \C rr.ansfomtl. en
FADH:- Por último. los equ1-.kn10 de reducción ron
cransferidos •un NAD·, gcnu.indo1<: un N.\DH por cada
rur•
3
mol¿cula de piruvato con\·cnid.J. en accril·Co~-\. Aunque l.i
dcsorboxihción dcJ piruvato cst.Í muy f.avorc-.:id.i por la
carga residual ncgaci'" cid grupo c.rbonilo •dr.Kente al
arboxilo. gracias a la piru\.-a.to dcshidrogen;a.s.¡ se coruigue
•provcdur la energía liberada de b carboxilauón. obte•
niendo NADH ~· acetil-CoA.
De b cantid..d de accril-Co:\ ,.., •depender. en s,.n p.u·
"'· b velocidad dd ciclo de los :leidos mcarbox1Lco" por lo
ranro. l.J piruvaro dcshidrogcnasa. consri~·c un punto Je
rcgulxión muv imp:trunle en el mcubolumo antcrmcJu
rio. por lo que es lógico que es1C somctid.J .¡ un control muv
sofisricado.
En eiccto, la actMd.td de la p1ruv•to dohidro¡.;erwa >e
rcgub mcdi.once tosforilarión/dcsfosfonl.Klon. Li tO,fonla·
ción csci car.Jiuda por la cDZ1ma piru""º dcsh1drogen2'"'
quin.252. cnzutl2 que se acriv~ cuando hu rcl.Jc1ono ;1ccul·
Co:\/CoA, ATP/:\DP v NADH/NAD son muv alw. E.sto
conduce a la inactivaci6n de la piruvato dcshidrogcn.ua, ~'J
que d incremento en acecil-Co:\, ATP o NADH md1ca I•
cxistcnci.t de un exceso de cncrgu. n .l
Por el conmario, el incremento de b concenrr;¡c1on de
alcio libre inrram1Cocondria! inhibe b p1ruv•10 dcshidroge·
nasa quinas.a y actÍ\'a La piruvato dcshidrogen3.Sil fosf;¡t.is.J,
que dcsfosforila al complejo. Como rcsult.tdo. donunuyc la
piru\>aro dcshidrogenasa fosforilada y se acuva l;¡ .s1ntesi) de
acctil·CoA y de NADH flg. J -IJ.
El complc¡o piruvaro dcshidrogcn= acne un~ localiución aclusivJ.mcnrc: inuamirocondrial, d.-.ndo con1icnto a
los procesos oxidativos mitocondñalcs que. en su con1unto.
constituyen una maquinaria oxid.itiv,¡ pcrfc.-cra p;ira obtener
el mayor rcndimicnlo cnagérico de la oxidación de los iU)
+
•
Cr.1tOS4
Por oua pane. d poder reduccor dd N:\DH. obtenido en
u rCJcción de la gli~eraldehido-3-fusf.uo dcshrdrogen.LSJ en el
citosol, debe cr20Sh'.rirsc a la mitocondrfa unli:undo P'" dio
lollTOCONDR.IA
CO¡
S-S
s-\
VR •~(CH2l,-CO...NH-(CH2l,-Enzuna
1
Ac1do hPO•CO
FADH¡
Lj1;1na E
L1poam da
PNJurl ) -3 Descarboxilac1ón oxklattva dtl p1ruvato. TPP tiaminn p1rofosfato.
•
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
1 ATP/AOP
1Aceul-CoA'CoA
t NAOH/NAOW
NAO'
NADH + H'
H-h~H;: : ."=====~
-- ====~
1
CH3
Lactato
POH 1osfataSa · ---
f•..,,.
S-4. Regulación del complejo p1ruva10 deshi<lrogenasa IPDHI
¡¡or fosforilactón/ desfoforilación.
los sisccmas de lanzaderas (cap. 1. Funciones y meiabolismo
de los nunienccs). Los cqu.ivalcncc:s de n.-ducdón cc:dcn sus
electrones al oxígeno molecular en la ctdena de rransponc
dccrrónico y dan lugar a la formación de ATP en la fosforilación oxidariva. Por lo canco, cn presencia de oxígeno. la can..
cidad de onorgia es mucho m;Ís dcvada que cuando se degrada
por \'Ía anaerobia, obccni<ndosc 32 A TP. si la lanzadera que
funciona es la del malaco-aspanato, y 30, si es la del glicerolfosfato. El accril-CoA obrcnido puede también servir como
suscraco para la sínccsis de ácidos grasos o colesccrol. dcpcn·
dicndo dd ripo de rcjido "!de las condiciones fisiológicas.
En condiciones de anaaobiosis. d NAO H cambien debe
ser oxidado para evitar que la glucólisis se detenga por ausencia de :>IAD·: para ello, debe ceder sus dccrrones a otros
accpcorcs en los procesos de fermentación (v. más adelante).
Fermentacion láctica
Para que se nlancenga c:I balance redox en la glucólisis en
anacrobiosis. es necesaria la regeneración del ~AD'. Para
ello, c:I NADH reduce <I pin1vaco a lactato en una reacción
cacalizada por la lacmo desb.idrogcnasa. El laccuo es, por lo
tamo. d producto final de la degradación de glucosa en d
eritrocito, la córnea. la médula renal y d músculo csqueJéti ..
co en condiciones de aporte de oxigeno insuficiente. El la.e·
mo obtenido es libc.-rado a la sangre, de donde es capi:ado
por otros cejidos para su posterior utiHzación f~. \..SJ .
La lactato dcshidrogenasa es un tccrámcro formado por
dos tipos de subunidadcs, H y M. lo que da lugar a cinco
isocnzimas: H,, H ¡,\1, H2M1. HM; y .\I+ Esras isocnzimas
pracnCl.11 disrinras características ciné:ticis y de n:gulación y
se localiz:in en tejidos distintos. lo que influye <n el ~quili ..
brio de su reacción. La i.socnzima ~ 1 presente en d musculo
cardiaco. cataliza la rc.tcción en el scncido de slnccsis de piruvato. El corazón, qu<." tiene un metabolismo aerobio. utili...
za el laccaco qu<." circula en sangr<." eras cl ejercicio. convir..
tiéndolo en piru,-ato y. posteriormente, oxidándolo en la
micocondria, para dar lugar a anhídrido carbónico y energía
en forma de ATP. Por el contrario, la isocnzima M •• prcsen·
re en el ntúsculo csquelético y el hígado, fu,·orcce la rcduc...
ción rápida del piru"-ato a lactato. En los orcos tejidos cxiscc
tLna mezcla de las diferenccs formas.
coo1
C=O
1
CH3
Piruvato
fifura 3·6. Fermentación láctica
Dada la dili:reme locili1.ación risul.u de las lactato dcshidrogc.nasas, su derenni.nación en suero tiene intaés clínico .:n el
diagnósáco y scguimiemo de difercmcs cnli:rmcdadcs.
Otra Ícrmenr.ición de gran imponancia es la alcohólica,
que se: produce en IC\-aduras y microorganisn1os., pero no en
n1amífcros. En ella, cl piru..,..--aro se dcscarboxila por la piruva...
to dcscarboxílasa. con\·irciéndosc en acetaldehido. que se
reduce a expensas del :>IADH. dando lugar a etanol.
Vía de las pentosas-fosfato
La vía de las pentosas.. fosfu.co. también conocida como ciclo
de las pcnro.sas o vía del fosfogluconato. es un:a ruta más
compleja que la glucólisís y que la conecca con el mc1abolisn10 de las pcnrosas.
Lis funciones de esca ruca cn el organismo humano son
las siguientes:
• La obtención de poder reductor en forma de NADPH.
que <'S una cocnzin1a de oxidación..rcducción que partió·
pa en la biosímcsís de lipidos. acidos grasos y csccroidcs.
Además. funciona con10 cocnzima de la glutación r<duc·
rasa. enzima que caraliza la reducción del glucatión impli..
cado en b defensa anrioxidance
1)· Estrés oxidativo
y rnecanisn1os de defensa ancioxi anee .
• La sínccsis dc pcncos.1.S necesarias para la bios:Íntcsis de
nucleócidos, imprescindibles p:ira la formación de ácidos
nucleicos.
• La degradación de pemosas proccdcmcs del cacabolismo
de los ácidos nucleicos y la mccabolización del xilicoL
cae·
La vía de las pcnrosas--fosf.1to es cspccialn1cnre activa en el
hígado, el rcjido adiposo. los eritrocitos y la glándula mama·
ria. Todas las reacciones se producen c-n el citoplasnta y c<r
das las enzimas que participan son solubles.
Se:- pueden distinguir dos fases: una oxidativa irm~ersiblc:
y orca no oxidati\'a rn·<rsible. La prin1cra consistc en la for..
mación de ribulosa· ) .fosfato a panir de glucosa-6-fosf.uo. y
la segunda. en la conversión de ribulosa-5 -fosfato en glucosa-6-fosfaco (fig. }.6). Seis moléculas de glucosa-6-fosf.uo
dan lugar a seis C01 y seis pencos.as que pueden inr<rcon..
venirse para generar cinco moléculas de glucosa~6... fosf.uo.
Fase oxidativa
La primera de las reacciones de la vía de las pcmosas-fosfaro
es la dcshidrogenación cnzimárica de la glucosa-6-fosfaro
por la glucosa-6-fosfum dcshidrogcnasa, que requiere
Mi'
3
.\1etaboli5mo de los hidrJ.t()) ck- carbono
CH¿OH
1
C=O
1
hO - C- H
1
H-C-OH
1
H - C- OH
1
CH20?0i
1
H-C• O
1
fructosa.
H-C-OH
6-fosfa¡G
H-C1
H
e-o
1
11- C- OH
OH
CH¡>OPO¡'
Er trOY4-f.. fato
1
CH¡¡Of'0]2•
Gticeraldeh'do-
<
3-fosfato
> "5fn
t=O ~
1
HO-C- H
1
1
OH- C-rt
H-C-OH
1
H- C-OH
1
11¡2·
u.ntna pp
H- C-OH
1
H- C- OH
CD¿
1
CH;¡OPo¡2·
Trante
1
'
CH¡-OP03·
~~-"1
~-º
5-fa.fato
1
HO-C
H
1
H-C-OH
tH20PO¡'
Fru1.:tosa.
6-f..fato
CH¡OH
X1ulosaH
~
1
e-o
1
1
~osrato
CH;¡OH
CH¡¡OH
H- C-OH
('Glucosa-
r .=..--.
CH¡OH
1
e-o
H- C - OH
H-c -o
1
H C O
H- C- OH l RdK>sr
H- h- oH S.fosh1t~
f
H-C-OH
CH¡¡OP0¡ 2•
Gllcera dehído3-foslato
H
1
C
f
OH
tH; OP032
""""""...
OH
CHiOPOf·
R<ll05a5-fosfato
,...... ,_.. V'a de las pen1osas·fosfa10.
como cofactor. El <1<cptor de hidrogcno en C\l;t reacción c:s
~I NADP· •y b rc-4c;.¡;i¡jp_csti.muv dcspb:u.h en el «;l)udo o:k
1ormaoon de .:'\.illl'H . t:J pr6du<.to tfc-1.i rc-Jt:C1on es l.i
6-fosfoglucono·ll-l.xtoiu. otcr interno que se h1drohu por
wu lacco1US.1 f"r.l dar 6-fo,fop'!'ºruto.
En i. euf" sigu1cme. el 6-l0>fogfu,on>10 se Joh1dro¡;cn.i
y dcscubo:Ub p.u:i d.u lug;u • ribu)o,,i ~ f0>Í.10. generando
una nUC'\-a molécul.i de N.\DPH en un.a rc.i"1<>n 'Jr.Jlt:z.ad;a
por b 6-fosfog)uconoro dc.h1Jrogcn.i>a. qu.; rcquicrc um
bién .\ti· como cofxtor
Fase no oxidativa
La ribuJos¡¡-).fosfato, obremdJ. en J.¡ fase oxid.mva. puede
sufrir reacciones de ts0mcn.u~1on y epuncnuc1ún. L.i tO\fo ·
pcncog isomcr;a.u. convierte U nbulos.3 5 fo\f~no en ,u co·
rrcspondienre .Jd=. nbo,. ~ ÍO•Í.ru. Li fo,formro1:1 epi
ma2Sa conviene l;i nbulo\J-'; fo~fJto en x1lulou ) -fo,f:uo.
Escas pcntosas·ÍosÍJ.to, ong1n,¡J.u en IJ.> rea~cionc" 2nrc·
riorcs. sufren reacciones de intcr~onvcn1Un en l.t, que p;irrl
cipan dos mzim.,: b traruccrol,¡j;¡ y IJ mnul<lol.l<J. EstM
dos enzimas relacionan b ,¡,de 1.15 pcnro<JJ·ÍO>foro con b
glucóJisis. La cr.inscctol~. cnz1n1.1 f.iUe tiene ti.in1ina piro
fosfato con10 grupo prostético (~. \'h~unin;is con función de cocnzimas), transflcrc UOTr.iglncnro de do> c.irbo
nos de b xilulosa·5-fosfuto a b ribo...· 5-fosfuio, ori¡¡an•ndo
un uticu de sierc_ carbonos, scdoheprulos;a - .fosfat°;.. ~-si•·
ccr:ildehido·.l·foslato.
La nans.Jdob..a rransfiere un fr.u.tmcmo de un e.ubon0>
desde la scdohcprulosa-- ·fusf:uo al Sliccraldchido .\.fo>Ínu.
con lo que se originan una hcxosa (fructo5.1·6-fosf.110) y un•
rctrosa (criuosa-4-fosf.1101 :\denus. b tnrucctob.. tnru·
fiere un fua¡;memo de dos carbonos desde ocr• nu<'·• molé·
rula o:k xilulosa a i. criaosa-'i·Íosfato v orij:llno ITu..10...
6.fusfaro y sfíccrakkhido-3-fosf.uo. r;,ncri'Ormcmc. dos
molc'cubs de glicer.Jdchído-3-fosf.uo siguen bs <top.u de I•
gluconcog<ncsis. dando lu¡¡ar • g)ucos;¡-6-fosfuo.
fructo·
52.().fosf.uo se isomcriz..t a ¡;lueosa-6-fosf.uo por b tO>Ío·
hcxosa isomer.isa r origina glucoso-6-fosiam
Todas las reacciones de la ruG no oxid.m,·• de
pcnro·
sas#fosfuro son rC'·asíb!cs v. como se ha indi~o ;mtcs. se
producen t'n el cito.sol. Es¡as rcaccionn son l.u m1.sn1"1} que
se producen en la asimilación del anhídndo cubonico en l.
fotosíntesis. en la ruca que se conoce como ciclo de: C;alvin~
Bc:ruon.
u
w
Regulación de la vía de las pentosas-fosfato
Lt actividad de la vfa de las pcnrosas fosfato e>t.i conrrol>dJ
por bs conccmrncioncs rclarh'aS de ~ADPH y NADP'. L'
regulación se produce en la reacción catalizada por la gluco ..
sa-6-fosfuo deshidrogcnasa, que es irreversible y es la ccapa
Umitante de la ruca. Esta cnzinl::l se: activ·a cuando la propor..
ción NAO P•INADPH es aira, lo q ue asegura que sólo fun·
cione cuando se csci necesitando el cocnzima en su forma
reducida. Por el contrario, Lt ccapa no oxidativa de la vía
funciona dependiendo de los niveles de sustraros..
Lt urilización de glucosa-6-fosfaro a rravá de b \'Ía de las
pcmosa<-fosfato o de la vía glucolícica depende de las necesidades de NADPH. ribosa-5- fosfato o ATP de la célula. Se
pueden considerar las siguicnccs modalidad<T.
1. En algunos rejidos en los que se requieren canto
ribos:i-5-fosfato como NADPH, la glucosa-6-fosfam se mctaboliza hasta ribosa..S,..fosfuto según la sigtticncc reacción:
Glu~ou-6-fosfino -1
?\.A.Or· - H10 - ñbos.l-5-fosf.J.to +-
' CO: • 2 NADPH • 2H•
El resultado neto es la producción de NADPH como po·
dcr reductor y ribosa· 5 -fosfato para la sincesis de nudcó.
tidos.
l. En los tejidos en los que se req uiere mucho NAD PH ,
la ribosa· 5-fosf.no se recicla para originar de n uevo glucosa·
()...fosfato . la primera reacción consiste en la cpimcrización
de la ribosa· 5-fosf.uo a xilulosa- 5-fosfato. A concinuaeión se
producen una serie de reacciones de inc-ercon\•ersión en has
que sci.s pcncoS3s-fosfaro se convierten en cinco hcxosas.
fosfato, completando el ciclo. La reacción global es la si·
guicnte:
6 Glucos.1·6-fosfuto - 12 NA1111'- ~ 6 HP -
- 5 GJuc... -6-fostuo -6 CO, • 12 !'ADPH + 12 H·
3. En los tejidos <n los que se realiza una di,·isión cdubr
rápida y. por lo tanto, se ncccsican n1uchos nucleócidos, se
requiere un mayor apone de ribosa-5 -fosfato que de
NADPH . La mayor parre de la glucosa-6-fosfato se con\'icrtc en fructosa·6-tosfuto y gliccraldchido-3-fosF.uo por la vía
glucolícica. Li transa1dolasa y la cranscc::colasa convienen dos
moléculas de fructosa-6-fosfato y una de gliccraldchído3. fosfaco en ucs moléculas de ribosa-5-fosfuco. La reacción
global es la siguicme:
) Glucocu-0-f..fuo • ATP- 6 Ribosa-'.i-fosf.uo • ADP • H •
4. Cuando se requiere NADPH y ATP, la ribosa-5-fosfuto generada se convicrcc en piruvalo. La fructo.sa...6-.. fosfaco
y el gliccraldchído-3-fosfaco. obtenidos a panir de la ribosa·
5~fosfaco. siguen la vía glucolícica en lugar de con\~crcirs(' en
glucosa-6-fosfato. Así, se genera ATP, NADPH y piru,·am.
La reacción es la siguienre:
.l Glucos.t-6-fusfato ' 6 NADI" + ) !'AD' • ) P, + 8 ADP - ; piruv.uo ... J C01 + 6 NADPH .. 5 NADH • 8 ATP +
+ 1H10+8 H·
Si las necesidades enc-rgéricas son e.levadas.. el piruvaco
puede oxidarse para generar más ATP.
Formación de ácido glucurónia>
Otra de las vías de utiliza.áón de glucosa es su con\'crsión en
c>-glucu rónico, lo q ue implica la oxidación del C6 de la glucosa. En primer lugar, la glueos:i-6-fosf:uo se conviene en glucosa· l· fosfato por la fostoglucomurasa. La reacción cranscurrc
en dos pasos. En d primero de ellos, b fosfogl ucomurasa fosforil.1da en un residuo de s.:rina de su ccnrro acri\'O oansficrc
su fosfaco a la glucosa-6-fosf.uo, dando lugar a glucosa-1,6bistOsfaro. En una etJ.pa pouerior. se rransfiere de nuevo w 1
fosfaco a la enzima, liberando la glucosa· l -fosfaro y la enzima
fosforilada. La glucosa· l ,6 bisfosfato actÚa como cofucror. del
que se m¡uicren peq ueñas canridadcs para comc-nzar el proceso y que es rc:gcncrado al final. El mcctn.ismo de esca reacción
es similar al que se describió anees para la fosfoglicc-raco mura·
sa (v. Fase de obtención de cni:rgía. anlcs}. A continuación. l.t
glucosa· l · fosfaco se convierte en UDP-glucos:i en una reacción cacalizada por la UDP-glucosa pirofosforilasa. utiliz.ando
UTP como cocnzima. En esta reacción se libc:ra PP,. que se
hidroliza por u na pirofosfacasa a r,. lo que pro\-oca que la reacción se desplace en el scmido de formación de UDP-glucosa. En t. siguiente reacción. la UDP-glucosa se deshidrogcna
por la UDP-glucosa dcshidrogcnJSa. q ue utiliza NAD• como
cocnzima, y origina UDP-glucuronaco lflg.;."'l.
El UDP-glucuronato parricipa como tal en la biosintcsis
de polisacáridos ácidos. hialuronato y condroirin ..sulfuro.
Ocra de las funciones del UDP-glucuronato es la de ayudar a la eliminación de moléculas endógenas. como bilirru ..
bina y hormonas csreroidcas. así como de nloléculas cxógc..
nas (xe-nobiótico.s). corre ellos una gran \"3.ric:d.ad ele fármacos.
Por lo ranco. su papel c:s cspccialntencc importante en las
reacciones de dcsroxificación hcparicas. acruando como
agcnrc conjugantc en re.acciones de glucuronidación de 0 10--léculas apolarcs para convertirlas en polares y, así, permitir
su excreción. Es de especial relevancia su papel en d n1cctbo--lismo de la bilirrubina, para dar lugar a la forma conjugada
n1ás so)ublc que permite su excreción a uavés de la bilis. Un
fallo en esta re.acción de conjugación origina ictericias por
clc\-ación en los niveles de bilirrubina no conjugada, que es
liposolublc y puede ser p•rológíca, en especial. en los recién
nacidos.
En vegetales y en algunas especies animales. el ácido as·
córbico puede ser sinceciz.ado. siendo el UDP..glucuronato
u n intermediario en la ruta de biosúucsis (fia. j ) . En pri·
n1c:r lugar es reducido a L·gulónico por una rcducrasa espc:-..
cíflca, la UDP-glucuronaro rcductasa, que utiliza como
cocnzima el ~A DPH . Posrcriormcnt('. en una rcacción e.a..
talizada por la aldonolactonasa. d L•gulonato forma un ésrcr
inccrno: L·gulonolac1ona. La L·gulonolactona sc oxida por
una fla\•oproreína, la gulonolaccona oxidasa, y origina ácido
ascórbico o vir.tmina C. En el organismo humano, no existe
la gulonolaccona oxídasa, por lo que el :ícido ascórbico no
puede sintetizarse y, por ello, es UJ\il vitamina que debe ser
aporrada en la dicta .
Gluconeogenesis
L1 gluconcogénc.sis es h1 rura por la que se sinteriza glucosa a
partir de precursora no glucídicos. La impon.anci.a de esta
\lelabolismo ele los hidratO'\ de c.ubono
H2<)
~>H
~O.UOP
H
cocr
H20 • 2 ~AD· 2NAOH • 2H"
vt>H \. /
CHiO+i
~O.UOP
OH
H
3
UD!'
\. /
OH
UOP-Guc~
&inub<na
B irrub r.ad gh.curon>do
UOP
~ro;
H
OH
G ..ic.osa-1-tos!ato
Acido L..ascófbico
Glucosa
6-fosfato
,,...... -7 Formac10n de acodo glucurónoco y .!codoascó<boco.
vfa reside en la necesidad que uenen .ilgunos 1qiJos y <irga
nos (el sistema ncrvio.)Q ccnlr.il. l.a niéJul.a renal, el 'ristah·
no. la retín., I<» 1cs1Ículos 1· los cri1rcxi10<) de di>poncr de
glucosa de forma permanenrc. Jaoo que<> su combumble
mctJ.bólico de forma prácr1c.tmcntc exclusa\~.
ble. El oxalaccca10 c.s un imermcdiario Jd ctclo de Krebs.
por lo que ésta es Llmbién una reacción an.Jpleróti(;.t (que
conduce J. la reposición o síntesis de componentes de \"Í.b
mctabolicas) dd ciclo de Krebs.
P.tr.t concinuar la gluconcogéncsis. e:l oul.icC't.lto Jebe~ ·
lir de la mitocondria. No obsuntc. el oubceu.to no tiene
Etapas enzimáticas
rransporudor en b membrana muocondn.ü, por lo que
~ rutt gluconcogcnic.J 1rmscurrc Je fomu m•·crsa •
lisis. :\o obswuc. ,. cbdo que .ilgu~ Je U. cttpo.s de
u glu.;ó..
u¡;lucc>-
lisis son i:rrn-crs1bk:s. CU>lcn urw cnzim.u nptii.;.Jmcntc gltk.-O-ncogcni..:.1S f'I'• poder supcr.ul.u (fls. J llJ. Esr.JS auirrus
existen sólo en d hig,ado 1· u conc.u renal. por lo que u glu..--...
ncogcncsís solo pucdc UC1·anc • ubo compku.mcn1e en csros
tejidos <r• ~ " . A connnwaón "' dc:ocribcn en dculk las
cupos no rC1'Cf"Slblcs de u ¡;luconcogé11e>11.
Formacion de fosfo~no/plrovato a partir d~ p1ruvaro
La pr101cr.t cu.p.1 de ];¡ gluconcogcncs1' o
2cctil-Co..-\, como modul.tdor alostérico positi\·o indUpcnSJ.-
1~ con,·crsión
de
piru\·aro en fosfocnolp1ru ...·;uo. U rc~t,IÓn glu"'olu1u e' 1rrc
vcrsible. dado que tiene un;i \·.¡ru;c;.1ón Je cn,rg:tJ libre CStJn
dar muy ncg;aliv11 y. p.tr.1 invcn1rl.1. se requiere d..ir un rodeo
en c-1 que participan dos cnt.101;15 con J1sunta looliución: la
piruvaro cdfboxilasa. que se localou en las mitOCQndrb<, )'la
fosfoc-nolpiruvaco cMboxiquinasa. que es cit<>Wlic.1.
Como consecuencia, el pirU\'.&to debe: 1nic1.1lmcntc tr.ins,
portarse 2 la mitocondri<J.. donde l;i p1ru\.ltO ('.;arbaxitisJ CJ
talizar-.í su con,·crsion en oxaL1cct.ato. E.srJ cniinla rc9u1crc
biorina, ATP y COz. Adcm.is. sólo es ac1i"• en pr~ncia de
debe convenirse en maJ¡¡ro o np21t1to
p-;¡r.¡ poder ser tr,m_s ..
porudo
Para su con,·crsión en malato~ el ox..tlacct<no se reduce por
b mal>co dcshidrogenas.J mitocondn.ü. uohundo :".\OH
como rcducror. El malato sale al rnosol " se ouda por u
miliro dcshidroi;enasa citosólia uriliundo NAO· como
x:cptor ~._ de~ forro.a~ se obcicnc. ~cnu.s de o:ul&.euco.
:-:ADH para la rcduccíon que: se produce en um rcacuon
ponerior oul1zada por la g,liccnlddudo- l- fosfaro doh 1Jro
gen.isa
El o:ulaccuco se puede con,~crur u.mb1én en oupm;ato
por la glumnaco-oxalaccmo cranswunas.t mirocondn.il: el
aspanaio sale de la muocondri;¡ y. por la g,lui>mato-oubcc·
tato rransaminasa cicosoHca. se convu:nc en ou.}.¡ccuto
(cat 8, Me1JholL5mo de los aminoacidos).
trc estos dos sistemas de uansporrc h.iy uru. d1fcrcnc1.1
impon.anee; en uno se obtiene NADH ctcosólico. y en el otro.
no. La ucilización de un sistema u otro dcpcndcr;l de lm SU.\·
traros de panida de la gluconcogéncsis. Así. saldr:i como ;up:irtaro si los suscracos gluconrogénic~ son 1actalo o glicerol.
ya que estos en su oxidación aportan NADH en el citosoJ pan1
la reducción c:n:tlizada por la glicernldehido-3-fosfaro Jcsho-
J
Bases fisiológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Conversión de fruc10Sc1-l,6-b1sfasfaco en fruccosa-6-fosfato
Piruvato
Esta reacción es la segunda de la glucólisis que no puede re·
venirse: por ser n1uy exergónici 1 ya que esrá in1pulsada por la
transferencia de fosfuco del ATP. la reacción que se produce
en la gluconeogénesis es simplcmen1e una reacción hidrolitica, en la que se ljbera fosfaco inorgánico. Esca reacción está
cacalizada por la fruccosa-1.6-bisfosfacasa. se rcquierc
como cof..cror y en ella se forma fruetosa-6 -fosF.uo. La fruc.
1osa~ 1,6.. bisfosfaasa consticuyc el punto de conuol más im·
porcantc- c:n la ruca gluconeo5énica, se acci\"1 por ATP y a ..
craco y se inhibe por AMP y tructosa-2,6-bisfosfaro.
Mi'
O...Ja<:etato
GDP
Obtención de glucosa libre
Fosfoenolp1ruvatn
Oxa!acetato
CH 2oro.;2- CH¡ OPOi -
kº~
~'f--f bH
Hiº
CH20P032- CH20H
í' kº--:d ~':"~~~~
_ \.._._..._ ~'t--fhH
OHri
OHH
fructosa-
fructosa,.
l-6-bislosfaw
&-fosfato
CHc>OH
CHiQP03,_
~
H
OH
OH
H
H
OH
OH
Giucosa-6-fosrato
O
~
H
OH
O
OH
H
Í
Cluc«.>-
L6-io.taas.
OH
Glucosa
La última de la.s ecapas gluconeogénicas consisce en la fonna·
ción de glucosa l.i bre a partir de glucosa-6 -fosfaco en una
reacción cacaliLlda por la glucosa-6-fosfucasa. Esca enzima
cscá loctlizada en la cara inccma de la membrana del rcáculo
cndoplismico y. para ser estable, ha de estar unida a una
pro reína que, a su vez, se une a Ca1• - La glucosa· 6-fosfuto se
sinn:tiza en el cicosol, por lo que debe .ser cransporcada al
lumen del rccículo endoplásmico. T anro la enrrada de glu·
cosa-6-fosfato como la salida de glucosa y P, requieren la
presencia .:n la membrana de: cransporcadorc.s específicos.
Reci<."ntcmcncc~ se ha descrito que la glucosa--0..fosf;atasa
cacaliza rambién la formación de glucosa-6-fosfaco a partir
de glucosa y pirofosfuto y que forma pane de
w1
sistema
multienzimárico más complejo que participa en la regula...
ción de los niveles de glucosa-6-fosfaco.
Es imporcancc recordar que sólo d higado v la corteza
renal pué'den libc:rar glucosa. }"'a que son los únicos ccjidos
que poseen glucosa-6-fosfacasa y pueden. por lo ramo, sinre·
cizar glucosa libre a partir de glueosa-6 -fosfaco. De este
modo. pueden manrencr la glucemia. suminisrr.indo gluco-sa a los ccjidos que dependen de ella.
,.. . . 34 Reacc1ones es¡?ecificas de la glucon.eogénes_1s.
dr~nasa. En el caso de otros sustratos que: no aport:11l
NADH, como la alanina, ..aldrá como malato para aportar
podc.r rcduccor aJ citosol al regenerar d oxalacccaco.
Como se ha mencionado, una vez en el cito.sol, el oxaJa..
ccrato se dCKarboxila por la fOsfOcnolpiru,·aco carboxiquinasa. originándose fosfocnolp1ruvaco en una ra.cción rc:'vcr·
siblc en condiciouC"S incraccluJarcs. Esca cnzin1a requiere
Mgk y GTP como donador de fosfuco. La fosfocnolpiruvaco
carboxiqulnasa se encuentra en algunas especies animales,
canto en e) cicosoJ COlllO en la micocondria. siendo la forma
citosólica la más imporranrc. ya que csr.3 somccida a regula..
ción hormonal. Si la reacción es Uevada a cabo por la forn1a
mitocondrial, el fosfocnolpiruvato 5c: obdenc en la mirocon...
dria y puede salir como cal hacia d cirosol.
Si se h:ace un balance: de la conversión de: pin1varo a fos..
foc:nolpiruvaro. se puede observar que cicne un airo coste
ene.rgécico. y.t que se consun1c un ATP en la carboxilación
del piru>"Oco y un GTP en la dcscarboxilación para originar
el fosfocnolpiruvaro. E.sra secuencia de carboxilación..dcsc.ar·
boxi1ación lien;: con10 finalidad activar d piruvaco para for·
mar d fosf0<nolpiru,1uo.
Sustratos gluconeogenicos
Los sustraros gluconrogénicos n1ás imporranrcs desde el pun ..
co de visea fisiológico son el lactaco, la al.mina )' el glicerol.
E.l lacra10 es d sustrato gluconeogénico cuancirativ:unente n1ás in1pornn1c: SC' origina en los tejidos qu;: cicnen un
meubolisn10 glucolicico anac:robio, sobre todo en el múscu·
lo esquelético. El laccato que es «>prado por el hígado se
oxida por la lacr.ato dcshidrogenasa y se convierte en piruva..
to, que es convcrrido en glucosa por la gluconeogénc:sis. En
la e[apa de recuperación dd cjc.rcicio viol-cnro se activa cspc..
cialmcnce este proceso. ya que forma parce dd denominado
ciclo de Cori. ~te ciclo consi.sre en la formación a partir de
lactato de glucosa, que es liberada a la sangre para, postcriormencc. =capeada)' almacenada en forma de glucógeno por
las células musculaccs. En la ccapa de recuperación dd ejer·
cicio se produce una gran acrividad respiratoria y se obcicnc
ATP. que se empica en la sínccsis de glucógeno.
Ocro de los sustratos fisiológicamente imporrantcs es la
alanina que se- origina en los rcjidos periféricos 3 partir de
piruvaro. La alaninasc convi<rlc de:: nuevo en piruvaco para.
n1ediantc gluconeogéncsis. originar glucosa, la cual puedc
Mebbolismo de los hidrat0> de carbnno
3
Glucc>sa
\:.
:
.
=
.
.
.
.
..
.
.
.
~ADP
11
GAP -;= DHAP
~A0' 1r MD'
NADH
NA[)tt +~ ~OH+ H·
NAD'
l.3-81t01foe'« eralo
ADP~V ADP
ATP
---1 ~ATP
3-F01toe11cera:o
.w
Gl1ttrol-fos!alo
v-ADP
t'---ATP
Ghce.rol
11
,.,.. •·
cetato.
Esquema global de la 9lucóliS1s y la 9luconeo9enes~. OHAP d n<dromcetona-fosfato. GAP: ghceraldehido-3-fosfato: OAA oxala·
J
Bases fisiológicas \ bioquimicas. de fa nulrición
volver al torrente sanguíneo y ser .caprada por el músculo.
que la aln1acc.na como glucógeno. Esce c.s un ciclo semejante
al de Cori y se lo conoce como ciclo glucosa-alanin2.
Al igual que l:. alanina. otros muchos aminoácidos puc...
den ser SU5t:ratos gluconcogénicos, ya que en su degradación
originan intermediarios del ciclo de Kn:bs que pueden, a su
va., convenirse en oxal:icctato. De hecho. de los 20 aminoá ...
cidos que se c-ncucnrran en las p roteínas., sólo las rutas carabólicas de b lcucina y la lisina no generan precursora gluconeogénicos. La glutamina es un suscrato cspccialn1cntc
importance para la gluconeogéncsis rc-nal que se produce en
b acidosis mcrabólica con d fin de manccncr el pH y eliminar p rotones, como sales amóniC415. T an1bién la glutamina
C5 un sustrato sluconcogénico cuando d hígado e.sci altera..
do y no funciona de forma adecuada (cap. 8 , Mcrabolismo
de los aminoácidos).
Los criacilgliccrolcs almacenados en el ccjido adiposo oñ·
ginan ácidos grasos y glicerol cuando se hidroliun. Aunque
los ácidos grasos de nl1mc-ro par de :itornos de carbono no
son gluconeogénicos, <"-l glicerol que se: libera sí lo a. De
hecho, el glicerol llega al hígado y se fosforila a glicerol3-fosf.no por la glicerol quinasa: posccriormeme. se dcshi·
drogena por la glicerol-3-fosf.no dcshidrogenasa y origina
dihidroxiacctona-.. fosf.uo. quC' ingresa en la gluconcogénesis
a nivel de criosas (fig. J 91.
Los ácidos grd.SOS de número intpar de carbonos originan
en su degradación propionil-CoA, que se convíC'rte en succi...
nil-CoA y, por ello. pueden ser utilizados como sustratos
gluconcogén icos.
Gucerol·3-fosfa10 fosfatasa
E.I glicerol-3-fosf.uo es una molécula clave en d metabolismo
gluádico, en d lipídico y en d energccico, dado que panicipa
en la glucólisis, la gluconeogéncsis, la símesis de lipidos y la
lanzadera del glicerol-3-fosf.uo para la cransferrocia de dcc·
t:roncs a las rnitocondrias. El control de los niveles de glicerol·
3 ..fosfuto es esencial, cncrc: ot:ros procesos, en la regulación dd
denominado ciclo triacilgliccroles/icidos grasos. En C'SlC ej...
clo, en condiciones de exceso de: combustible (ácidos grasos
libres y glucosa). una pane suscancial de la glucosa se utiliza
para la formación de glicerol ..3 -fosfato y la posterior sín tesis
de criacilgliceroles. Por ocrn pane, los cñacilgliceroks almacenados cn el tejido adiposo, cuando son requeridos, se hidro~
!izan, obccniéndosc glicerol. que en el higado es fosfoñlado
hasca glicerol-3 fosfaro por la glicerol quinasa. Posccriormen·
ce, ceas ser dcshidrogenado. d glicerol-3-fosf.uo origina cühi·
droxiacctona-fosfaco, que ingresa en la gluconeogénesis a ni..
vd de rriosas. Esce ciclo de criacilglicerolcs/ácidos grasos se
desregub en b obesidad y la cüabcccs cipo 2.
Rccientcn1cnle se ha descrito que una en zima cuya ex.is·
tcncia se conoce hace nernpo, la glicol3to-fosfutas3, posee
además acrividad gliccrol·3 -fosforo fosfaC1Sa, cacalizando la
hid rólisis de glicerol-3 -fosfaco a glicerol. Teniendo en cuenca
lo anteriormente ex-pucsco, esta enzima. pn:scntt' en hepato..
cico.s y células~ pancrciácas, es importante en la regulación
de disrincos proc~os mcrabólicos en los que interviene el
gücerol-3- fusfaco, pudiendo. por ejemplo, prn·cnir d alma·
ce.rtamienlo excesivo de grasa y la producción de: glucosa en
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~__,
d hígado. Como consecuencia, se !u propuc:s•o que la gliccrol-3-fosfoto fusfausa podría ser una diana <ecapéu1ica im·
portan1e en el lracamienco de trascornos cardiovascuJarc.s,
diabetes tipo 1 o 1rascornos metabólicos. De hecho. ya se
dispone de estudios que avalan la milidad de esta enzima.
Por ejemplo, cscudios i11 vi1'0 indican que la sobrccxprcsión
de gliccrol-3 -fosfaco fosfacasa en hcpa1ociros de rala dismi·
nuyc la ganancia de pcso y la producción de glucosa a panir
del glicerol y que eleva las lipoproccínas de alca densidad
(HDL) plasmáñcas.
Gluconeogenesis renal y acídosis metabólica
Ln acidosis n1etabó1ica es u n dcscquiHbrio ácido-básico en el
que d pH del suero es < 7.35; la concencración de H ',
> 40 mEqll, y el bicaibonaio séñco, < 25 mE.qll. La acidosis
puede deberse bien a disminución de bicarbona<o (por la
pérdida de dicho ion por el ññón o el colon), bien a la apa·
rición de ocros ácidos (láctico, fl ..hidroxibutírico, acetoacéti...
co) en conct"ncracionc.s anormales en c:I plasma.
En condiciones normales. la glucan1ina no 5<" mctaboliza
en el riñón. aunque si en distintos tejidos.. conto higa.do.
cerebro, linfocicos. epitelio inccsdnali etc. En el riñón. un
porcemaje relacivamence aleo (20 %) de Lt glucamina plasmática es filuado de furma consc:tnre por los glomérulos.
encra t"n Ja nc:frona y. a continuación, se reabsorbt" para ,·o}..
ver a entrar en la circulación. En la acidosis metabólica. la
glucarnina es merabolizada en cJ riñón con el fin de producir
bicarbonato. Para que e.sea n1ctabolización se produzca, la
glucarnina es t ransportada al interior de b mirocondria. uti·
lizando un rranspocrador especifico para gluramina y aspa·
rragina. Una va en Ja micocondria es rrans-forn1ada por la
glutaminasa en glucamato. que, postcriormt"nle, se transfor·
ma en a ..cetoglutarato por acción de: la glulamaco dcshidro--genasa. Los pasos limitantcs en este proceso son el cranspor...
re al interior de la ntítocondria y el C.ltaltzado por la
glucaminasa. EJ a ...cccogJurarato resultante es convenido en
glucosa y. en el proceso, se: generan dos iones bicarbonato
por mol de a-cccoglurar.uo meraholizado. Por úlúmo, los
iones bicarbonato producidos son liberados al lorrcnce san·
guineo, con d fin de compcnS..tt la acidosis metabólica.
El incr<memo en la degradación de la gluramina en la
acidosis n1etabólica es el resullado del incremento de la libe-..
ración de glmamina al plasma por el hígado, del rranspone
de la gluran1ina al inlcrior de la célula y de la mitocondria,
así como de la inducción de la glutamina.sa, como consc..
cucncia dt" la estabilización de su Ri'!:A mc:nsajtro. t\den1ás,
se produce la activación de la U·cctoglu12rato deshidrogena..
.sa y l:i fusfoenolpiruvaco c.arboxiquinasa. El incremento de
la accividad de esca úlcima enzima es producco de la induc·
ción de ccanscripción del gen que la codifica. En resumen,
en condiciones de acidosis metabólica, se induce la gluconeogénesis renal (cap. 8. Metabolismo de los aminoácidos).
Regulacion coordinada de la glucól.i.sls
y la gluconeogénesis
Los procesos de glucólisis y de gluconcogénesis son procc.os
opuestos, en los que la mayoría de las reacciones se p roducen
\Mabolismo de los hidr.u0> de carbono
en el cirosoL f..s n<.'ccsario que: los dos procesos se: cncuc:nucn
regulados de forma reciproci, para asegurar que no se pro·
duzcan ciclos de: .susU3to. Las e-rapas reguladas <.' n an1bas ru·
cas son las que c.acalizan reacciones irreversibles.
A continuación se analiza la regulación de la glucólisis y
la gluconeogénesis en d h ígado. Esca regubción se lb·a a
cabo, fundamencalmcntc, mediante C'ÍC'ctores aloscéricos y
de hormonas. Estas últimas actúan modificando r.tnto la ac·
cividad de las enzimas reguladoras, por modificación cova·
lente. como su expresión génica. Es in1crcsantc añJ.dír que se
conocen r.i mC'canismos que indican que: los hidra1os de car·
bono de b diera pueden modular dircciamcnte la actividad
y la cantidad de enzimas.
fructosa.6.fosfato
PFBasa-2/PFK-2
AMP
~¡
•
fructosa.
2.6-bisfosfatn
fructosal .6-bisf0<fato
ll
Regulación alostérica
(
Regulación del ciclo fruc1osa·6·fosfato/ frucrosa -l.6·bisfosfato
La regulación de Lt glucólisis y la gluconeogéncsis se lle\>a a
cabo, principalmeme, a través dd ciclo frucrosa-6-fosfato/
fructosa .. J.6..bisfosfato. Las enzimas que cacaliz.tn esta rcac·
ción en los dos sentidos -glucolítico (fosfofrucroquinasa 1)
y gluconeogénico (fructosa· l ,6-bisfosfatasa 1)- son las que
.soportan el mayor pao en el control de ambas rutas.
En líneas generales, como se ha descrito ames, la glucóli.sis .se produce cuando la carga energécica csci ba;a. es decir,
cuando los niveles de AMP están elevados. Por d comrario,
la gluconcogéncsis se acriva cuando la carga energética csrá
elevada (f'll· .}.l 0).
Tanto d AMP como d i\DP son acti,·adorcs alostéricos
de la fosfofructoquinasa 1. Adanás, y como consecuencia,
aumcncan la conc<ncración de fructos:a- 1,6-.bisfosf.uo, que.
a su \'"C"l, c.s un acrivador de la piruvaco quinasa. Por orra
pane, el AMP también inhibe a la Íructosa- 1.6-bisfosfora.sa 1. C.Onsecuenccmenre. el MtP ncthra la nu:a en SC'ntido
glucolítico. Cuando hav gran canridad de ene'l:lÍa en la célu·
la, por degradación de los ácidos grasos que llegan al hígado
proccdenrcs dd tejido adiposo, disminuye el nivel de AM_P.
por lo que dcsaparcc<n sus efectos activador sobre la fost<r
fruccoquinasa 1 e inh ibidor sobre la fructosa• l ,6-bisfosfara·
.sa, a la \·ez que- se: activa la rura en sentido gluconcogénico.
Orro modulador alostérico es d ATP. que se comporta
como un inhibidor de la fosfofruaoquinasa 1 y. por lo ranro.
de la glucólisis. Esta inltibición se refuerza cuando d nivel
energético se eleva en la célula y. como consecuencia, se frena
el ciclo de K.rebs. Esro da lugar a un incrcmcnco en el nivel de
citrato·. que se acumula y sale de la micocondria. inhibiendo
también la acú,·idad de la fosfofructoquinasa l. Además, al
inhibirse en escas condiciones csra enzima, disminuye el nivd
de fructosa- l,6-b1Sfosfato. acrivador alosrérioo indispensable
para la isocnzin1a L de la piru\'ato quinasa, por lo que Ja acti·
vid.ad de ésta disminuye.. Por lo tanto, la elevación de los nive..
les de ATP y de citrato incrcmenra la vdocidad de la gluconeogéncsis y dJSminuye la de la glucólisis.
Aunque no es un metabolico intermediario de la glucófi..
sis ni dC' la giuconeogénesis, se considera a la fruccosa-2,6.
bisfosfato como d principal regulador dd flujo de carbono a
través de escas vías en el hígado. Este- n1oclulador alostérico
acáva la fosfofrucroquinasa 1 e inhibe la frucrosa- 1,6-bisfos-
3
PE!'
PK
AO~",.~\
/
..~· lc.:::J
Acwl-O>A
lacttva
P1ruvato
\"
Ácidos g!'asos
de cadena larga
f"'1f'I J-10. Reg:ula.ción de la act.Mdad de las enzimas reguladoras
de la glucótisis y la gluconeogénes.ts . OAA:. oxalacetato; PC~ piruvato
carooxilasa: PEP fosfo..,olpiruvato: PFBasa: trucrosa- 1.6-b.sfosfatasa; PFK: fosfofructoquinasa; PK: pruvato quinasa
fatasa 1, por lo que tiene el c-fecco de activar la glucólisis e
inhibir la gluconeogéncsis.
La síntesis de fructosa-2.6-bisfosfoto se lleva a cabo a par·
rir de fmcrosa·6-fosfuro por una enz.i ma bifuncional , la Íos·
fofrucioquinasa 2/fmcrosa-2.6-bisfosfatasa. cuya accividad
depende de que se encuentre o no fosfotilada de forma reversible. La forma no fosforUada de la enzima posee acávidad quinasa (fosfofrucroquinasa 2) y. por lo tanto. eleva los
nivdcs de fructosa· l,6-bisfosfuro. Por d contrario, la forma
fosforilada posee actividad fosfarasa (fructosa-2.6-bisfosfata·
.sa) y. como consecuencia, disnünuyc lo.s niveles de fructo-sa-2,6-bisfosforo.
La fosforilación/dcsfosforilación de la enzima bifuncional
se regula por hormonas (glucagón y adrenalina) y por la con·
ccntraciOn de glucosa. En el prln1cr caso se produce un in ..
cremento de los niveles de ~'1P que, a cra\•és de la acciOn
de la proteína quinasa A. dependiente de cAMP. produce la
fosforilación de la enzima bifuncional y, con d io , la activa·
cióu de la fructosa-2.6-bisfosfarasa, q ue disminuye los niveles de fructosa l,6-bisfosfoto, con lo que se estimula la glu·
coneogéncsis. Por su parte-. la glucosa acrúa actÍ\-ando a la
fosfoprotcína fosfutasa 2A (PP.2i\), q ue desfosforila aben·
zima bifunciooal fosfofructoquinasa-2/fructosa· 2,6-b1Sfosfarasa y activa la vía glucolitica l flg. j 11).
Rcci<:nccmence, se ha dcsaico que la glucosa no activa di..
recrameme la PP-lA, sino que lo hace a tm'<'s de b xilulosa·
5..fosf.uo, qu..: es un inrcrmcdiario de la ruta no oxidatÍ\'a de: las
pcnrosas-fosfato. Así, la xilulosa-5-fosfato conrrolarfa la síntesis
de la fructosa-2,6-bi.sfosfoto, d modulador alostérico más im·
J
Bases fisíológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
( H e.ratos ele caroono '11.
1
Xilufosa.Me<!alD
,--.,.. 3-f l. Regulatión por hidratos de carbooo y hormonas de la e-nnma bifunc1onal fosfofrucloqutnasa 2 y fructosa-2,6-bistosfatasa 2. PK:
prwato quinasa A:, PP-2A: fosfopro-teina fosfatasa 2A.
porume de la glucólisis. Este hecho accmfu d concrol coordinado de estas dos >ías de degradación de glucosa.
Regulación de la incerconversión fosfoenolpfr·wato/piruvaco
cabo por glucagón y adrenalína (cap. 4. Señalización ínrracdular, como 11), que accívan la gluconeogéncsís, )' por íruu·
tina, que accÍ\'a la glucólisís. La regulación hormonal de la
glucólisls y La gluconeogéncsis es ejercida t.tnto a nivel de
actividad C'nzimática, mediante regulación covalcncc por
Otra de las etapas bien reguladas de los procesos de glucóli-
fosforiladón-d~sfosforiladón
sislgluconrogéncsi.\ es la de la in1crconvt"rsión fosfocnolpiru,-a.10/ piru\"<lCO en el hígado y la corccza renal. Las enzimas
quc caralizan esta reacción son la plruvaco quinasa <:n C"l sen·
rido glucolícico, y la piru"ª'º carboxílasa y la fosfoenolpíru·
vaco carboxiquinasa en d sencído gluconcogénico lfia. j 1Ol.
La ísocnzim2 hepácica ( L) de la píruvaco quinasa es regu·
lada por la fructosa- 1.6-bisrosfaco, d ATP y la alanína. Asi,
esca isoc::nzima. que tiene una cinética sigmoidea para su sus·
craco, siendo prácricamcncc inactiva a concc:ncracioncs fisio.
lógicas de fosfocnolpirU\·aco ~· en ausencía de fruccosa· J.6bísfosF.uo. se acciva en presencia de frnccosa- J ,6 -bísfosfaco y
su cinér:ica pasa a ser hiperbólica. siendo activa a concentr.a...
dones risínlógícas de fosfocnolpiru,·aco. De esca forma. la
fosfofructoquínasa 1. que caraliza la síntesis de fruccosa- 1.6bísfosF.uo. conrrola la acá,idad de la pirm:uo quinasa.
T anr:o el ..-\TP como la al.anina. que se obcicnc a partir de
piru\-aco por rransaminación. inhiben aJoscéricamcnte la pi..
ru\-ato quinasa.
génico.. mediante r~lación de la expresión génica de las
distintas enzimas.
Regulación de la piruvaro carboxilasa
La pirU\'ato carboxilasa es otra enzima reguladora de la gluconcogé-nesis; es activada por acctil-CoA e inhibida por ADP.
El aceál-CoA se acumula cuando el ciclo de Krcbs es defícicario en oxal:acccato, lo que activa su síntesis a partir de piru-..
"-ato en la reacción cataliz.ada por la piru\'Jto carboxilasa.
Regulación hormonal
La regulación hormonal de la acúvidad de las enzimas ímplicadas en los procesos de glucólísis/gluconeogénesis se lleva a
de las enzimas, como a nivd
Regulación de la accividad ennmátJca
En el hígado. el glucagón y la adrenalina se unen a rccepcorC'S específicos y. a Cr.t\·és de las proteínas G~ activan la adcni...
lato ciclas.'\, con lo que los nh-cles de cMfP se elevan y. con
eUo, se activa la proteína qui nasa A (dcpcndíence de cAM Pl.
Asimismo, b adrenalina ..ti unirse 3 sus receptores a ,..
adrenérgicos, puede acrivar a la fosfolipasa y producir una
e:lcv:1ción en los nivclcs de Ca!· dtosólico. lo que activa a b
calmodulina (cap. 4, Señalización incracdular, como 11).
Como se ha indicado antes. la proteína qui.nasa.'.'\, activa·
da por el glucagón y la adrenalína, fosforíla a la enzima bífunc1onal fosfofruccoquinasa 2/frucrosa-2,6-bisfosfuusa l.
Cuando la enzima se fosforita. accúa como fosfarasa (fmctosa-2.6-bísfosfacasa 1). con lo que se hidroliza la fruccosa-2.6bisfosfaco, se !Tena la glucólísís y se íncrcmenra la velocidad
de la gluconcogéncsis (6g. 3 10).
La protcin.a quinasa A regula también ocro de los punros
de concrol de la glucólísís/gluconeogéncsis hepácíca al cacalíz.ar la fosforilación de la L· piru,':lco quinasa. La forma dcsfosforílada sólo es actíva en presencia de fruccosa- 1.6-bisfosfaco,
mientras que la forma fosforilada es inacti\."<l e independiente
de !Tuccosa· l .6-bisfosfaco. Por lo canco, la fosforílación de la
enzima por la proteína quina:sa A origina la forma inactiva en
condiciones fisiológica.~, con lo que se frena la glucólisis, uri·
Hzándose el fosfocnolpiruvaco como sustrato g1uconcogéni·
co. Tambíc'n d Ca:'. liberado por la adrenalina al unirse a sus
reccpcorc:s a 1..adrenérgicos en el hígado. se une a la proteína
e
\Mabolismo de los hidr.110> de carbono
calmoduüna. csámulando a la una p rordna quin= dcpcn·
di<ncc de calcio y cúmo<lulina. que fosforila a la piruvaro
quinasa y origina la forma inactiva.
Por otr.t pan<. la insulina provoca la inhibición de la glu·
concogéncsis r la activación de la glucólisis por distincos me~
canismos. En primer lugar. dcáva a una proteína denomina~
da fosfoprotdna fosfat353 I, que a su vn dcsfosforila • la
fosfo&uaoquinasa 1. acti,-ando la forma quinasa de la cnzi·
ma y provocando un aumento del nivel de fructosa ..2.()..bjs ..
foshuo. Adcm:ís. la insulina inhibe la gluconrogénesis hepá·
cica, disminuyendo los nivdcs de cAJ\iP por aumento de la
fosfodicsrcrasa, con lo que no se acciva la proccína quinas.a A.
La insulina camhién actúa por un mecanismo indirecto.
provocando la inlúbición de la degradación de proteínas
musculares, lo que disminuye la disponibilidad de aminoácidos libres como sustratos giucont'ogénicos. Adc.más. acciva
la entrada de amino3cidos y la síntesis de- procc:ínas en el
músculo . Por último, la insulina puede ejercer su acción su·
primicndo la liberación de glucagón.
Regulaci6n de la expresión 9en1ca
Además de escas formas de regulación a corto plazo, d glu·
cagón y l.a insulina ejercen un conrrol a más largo plazo ,so.
bre la síncesis cnzjmárica. El gluc:agón. al cle'\'ar los niveles de
c..-\J.\1P. y medianrc la consiguiente activación de la protc-Ína
quinasa J.\, induce Ja síntesis de enzimas gluconrogénicas. La
insulina, por el contrario, induce la síntesis de enzimas glu·
colíricas y rt'primc la de enzimas gluconeog(:nicas, cjercien·
do su acción a tra\'és de difcn:ntes factora de transcripción
(cap. 8. Regulación de la c.xprcsión génica en organismos
cucariocas. tomo 11).
Regulación de la expresión génica mediada por gtucagón y glucocorticoides. La inducción de las enzimas gluconeogénicas
por el glucagón se consigue a tta\'Cs de una prorC'lna dcnomi..
nada CREB (prordna de unión al CRE, demento de respuesta a cAMP en d DNAl. que se fosforila por la proteína
quinasa A. Esca CREB tiene un motivo csmtctural de unión
a DNA de cremallera de lcucina que. cu:llldo se fosforila.
dimcriza y se une a coacri\'adorcs (p300 y CEB). De csra
forma, in reraccion-a con sccuC'ncias espccíílcas de DNA de..
nominadas CRE. situadas en el promotor. activando canco la
transcripción de los genes correspondientes con10, en último
rérmino. la gluconcogénesis.
Parece ser que CREB acrúa de dos modos discimos: en d
ayuno temprano~ CREB induce la expresión de genes correspondientes a algunas cnzin1as gluconcogénicas, encre
dlas la fosfoenolpinavaco carboxiquinasa, uniéndose directa·
mcnrc a su promotor (flg. j lll. Por orra pan<. se ha dcmoscr.ido que, en d ayuno prolongado en racas, CREB porencia la expresión de genes gluconeogénicos no de forrnJ.
directa, sino induciendo la expresión del coaccivador 1 alfu
del receptor activado por prollferadorcs de pcroxisomas
gamn1-a (pero.xuonu• proliftrative arti1•areá rtceptor-y
r0t1mM1or-la (PPAR-PGC- la]l, que. a su vez, inrcracciona con orros fu.c1orcs de rnmscripción (rccep1orcs de: glucoconicoidcs. facror nuclear de hcparociros 4a [H:-IF-4a] o
FOXO 1 [/orkhead box O 1]). csúmulando la expresión de
3
genes gluconcogénicos (fosfoe nolpiru\'3to carboxiquinasa y
glucosa-6 -fosfarasa) ffig. }-Jl).
Regulación de la expresión génica mediada por insulina. Se: sabe:
que la insulina c:s capaz de n1oclular la a:prC'SÍÓn a nivel tr:i_n.s..
cripcional de más de 100 genes en n1amífcros. Concrctamen ..
ce. en d hígado, la insulina modula la rranscripción de la
mayoría de las cnzin1as metabólicas. La insulina produce la
activación de la transcripción de codos los genes que regula,
ex.ce.pro la de las enzimas gluconcogénicas, que inhibe. De:
hecho~ SC' ha descrito que la insulina inhibe la cranscripción
de la fusfocnolpiru\-:lto carboxiqtúnasa. de la glucosa-6-fosfarasa y de: la proteína de unión a1 fac1or de crccimic:nto sc:mc...
jantc: a insulina.
La acción di:rccta de la insulina sobre la expresión génica
se ha asociado con la prcscnáa en el promotor de los genes
que regula de una .secuencia consenso denominada elementos ele respuata a l.i insulina.
Las acciones represoras de la transcripción por la insuU--na están mediadas. en gran parte, por la fosfatidilinositol·
3-quinasa (cap. 4, Señalización incracdubr, tomo 11). Varios grupos han indicado que. además, está in1plicada la
pro teína qujnasa B. El mecanismo ha sido ampliamente
descrito para fucto rcs de transcripción de la fumüia de re·
ccptorcs de •Cah<:Za de rcncdo.-. (FKHR, forhead ruep1or),
entre dios d FOXO 1. Estos facro rcs de rranscripción acti·
van la expresión de enzimas gluconcogénicas. mediante su
unión a elementos de respuesta a la insulina. E.n respuesta a
la insulina, d FOXOI es fosforilado en d hcpatociro por la
proteína quinasa B en tres lugares diferenc<'s. Esta fosfOrila·
ción interrumpe su interacción con PGC-la y pro\·oca su
expulsión dd núcleo, inhibiendo la expresión de sus genes
diana. Asi, se inh ibe la expresión de la fosfoe nolpiruvaco
carboxiquinasa y la glucosa-6- fosfamsa y. por lo ranco, la
gluconcogénesis.
La acción de la insulina se extiende al propio PGC-1 a.
que, como sc ha n1encionado en el aparcado anterior. C'S un
coactivador necesario para la expresión dC' senes gluconC'ogé ..
nicos. El promocor ricnc varias secuencias de rc.spuc:sra a in ..
sulina (fRSJ, a las que se unen factores de transcripción de la
familia FKH R, para escimular su expresión. De esca fo rma,
la fosforilación de dichos factores por la proteína quinasa B
reduce la expresión dd propio PGC. i a .
Algunos de los cíceros accivadorcs de la msulina sobre la
c::xpra;ión de genes de: enzimas glucolícicis y lipogénicas están
mediados por otro f.Ktor d~ transcripción: l:a procdna de unión
a dcmcmos de rcspucsrn a esteroles (SREBP- lc, surol reponse
elm1m1 bi11di11g prom11· !.') . Los factores de cranscripción de la
fumilia de los SREBP se encucnrran normalmtnrc fucr.t del
nUclco. asociados a mcn1brnnas. Al produársc el estimulo necesario. se induce la prorcólisis parcial dd factor de tr.tnscñpción, liberándose la forma madura que ya puede unirse en d
núcleo a sus demcnros de respuesta a esrcrolcs). En d hígado
de rata y de r.irón, se ha demostrado que la expresión y la pre·
sencia de la forma madura del SREBP- lccn d núcleo se incrc·
menean cuando animales en avuno se alin1cnlan con una dicta
rica en hidr.1cos de carbono. ·
En efecto, la insulina aumenta la expresión del gc:n de la
glucoquinasa en d hígado y d mecanismo parece ser la in·
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
Recepwr
de insulina
Gen PGC-1
Gen glucooecgenoco
NÚCLEO
PKA
1
cAMP
d
Recepror
de ¡t!ueasór'
:l f ! l i t
g¡
Glucagón
F..,. 3-12. Regulaaón de la expreS1ón de genes de las enzimas gluconeogérncas por hormonas. CRE: elemento de respt1esia a cAMP; CREBP:
proteína de unión al elememo de reSptJesta a cAMP; FKHR: 1"'*11ead /Drosophi/al homólogo 1 lrabdorruosarcoma); FOXOl: forl<head box 01; GR:
receptores de glucoconicoides; HNF-La: fa<tor nuclear de hepatocitos 4a; IRS: secuenc_ia de respuesta a insutina; PGC- t.: peroxisome ptoliferarive dctivared receptor-, coactiYtJtor-1: PIJK.: fosfabdilJnosjtol-J-qu1nasa; PKA: pro1elna quin.asa A: PKB: proteina quinasa B
ducción por la insulina dd precursor dd SREBP-lc y din·
crcn1cnto d~ su n1aduración. El incremento de la glucoqui...
n= conrribuye a rdlcnar los depósi1os de glucógeno para
propo1cionar glucosa en periodo imerpr.mdial.
El SREBP-lc es también !C$ponsahlc dd efec10 inhibidor
de la insulina sobre la expresión de genes gluconrogénicos, ya
que reprime la expresión de genes inducidos a cravés de ci\¡\ l P
y glucocorúcoidcs. En rebción con la fosfoc:nolpiruva10 c<lr·
boxjquinasa. se h3 sugerido que cxist(' una inccracciOn cncrc
SERBP- Jc y CREBP (pro1eína de unión al demento de respuesta a cAMP), impidiendo la acción acrh-.dora de la 1ranscripc:ión de este último. Sin embargo, cscos resultados han
sido cuestionados rccicnccmence. Por otra parte, la. insulina
tiene un cfccco dirccco sobre I~ niveles de ~tf P por su av
ción sobre la fusfoclicsmasa.
Regulación de la expresión génica medjada por glucosa. La ab-
sorción de hidratos d.c carbono de la dicrd es concon1itaotc
con un incremento en las conccncracionc:s de glucosa y también con can1bios en los niveles de glucagón e insuHna.. Hasta
.hora se pensaba que la insulim y d glucagón eran los úni·
cos que regulabao la cranscripción de los genes glucoüricos y
gluconeogénicos. Sin cn1bargo. se ha den1oscrado. c:n cultivos d<." hcpacocitos primarios, que los mismos nurrientcs des-empeñan un papel imponan1< en la regulación de la cranscripción~ indepcndi<"nccmcncc de las hormonas (cap. 9 ,
Regulación de la expresión génica medi>d.. por hidraios de
carbono. 1omo 11).
Concretamcme, se ha dcmosrrado que la expresión dd gen
de la L·piruva10 quinasa cs estimulada por glucosa, indepen·
dicntcmcncc de la insulina. en cultivos que expresan glucoqtú...
nasa. El gen de la t ..pifuvaro quin:asa tiene un clc,mcnco de
respuesta a glucos.' que contiene dos cajas E imperkcus sepa·
radas por cinco bases~ El faccor de cr.mscripciOn que incerac..
ciona con escas -sccuenáas se ha idenñficado y se lo conoce
como prorcína de unión al elcn1enro de respuesta a hidraros
de carbonos (CbREBP). Se erara de una prordna grande y que
contiene varios dominios: una señal de localización nuclear
cerca del cxcKmo N·tc-rminal, dominios de poliprolina y una
crcn1allc:ra de lcucina. _;\dc.m-ás, concicnc varios sitios poten...
~1etaboli<mo ele los hidr•1os ele carbono
cialcs de fosforilación para procdna quinasa A y AM PK 1Rg.
}. J.l). La fosforilación por la prordru quinasa A de ChREBP
se produce en eres sitios (PI , P3 y P4 ). que desempeñan u n
papel fundamemal en su activación por glucosa y en la inhibición por cAM P y AM P.
La glucosa p uede activar a la PP-2.,>, vía xilulosa· 5-fosfaco,
que. a su vc-z, dcsfosforila en d cicoplasma d sirio P 1 de
ChREBP, lo q ue acciv• d cransporte de ChREBP al núcleo.
Una vez que d C h REBP csc:í localizado en d núcleo, la glucosa activa a la forma inacciva de C hREBP (P4 y P3- ChREBP) por desfosforilación dd sitio P3 caralizada
la PP-2A
nuclear. Por ú lcimo, d C h REBP. que se ha dcsfosforilado, se
u ne al ChRE de la L·p iruvaro q uina.u y acriva la cranscrip-
Po'
ción .
La u nión de la forma acriva de Ch REBP al DNA puede
ser inh ibida por los ácidos grasos, mediancc fosforilación del
sirio P4 a cravés del incremC'mo del n ivel de A1\i! P/AT P en
hepacocitos, lo que acri\'1 la AMPK que fosforila el sirio P4.
Protelna quinas.a acuvada por AMP
3
gión reguladora q ue con1prcndc un don1inio autoinhibidor
(AID ), u na región eslabón (q ue contienen dos secuencias
a -RlM) y u n dominio C.tcrminal a -CTD, que in teracciona con la subunidad ~· La subunidad ~ áene el dominio de
u nión a hidratos de carbono (C BM ), y d donúnio C.ccrtni·
na! (~·CTD) de unión a las subunidadcs a y y.
La subunidad y de la AM PK es u na subunidad reguladora. importante, que con dene cuarro sitios potenciales de
u nión a n uclcóádos de adenina (sirios 1-4), que dccccta dirccrameme los niveles celulares de ATP, AD P y A.\llP a rra·
vés de los cuatro dominios en cándcm de cistarionina.. ~
sincasa (CBS- 1-CBS-4 ) que se cncuenrran en su c.xcrcmo
C.ccrminal. En la enzima de mamíferos en la subunidad y,
el sido 2 parece cscar siempre vacío y el sirio 4 tiene fuer[c ..
men[e u nido un AW'IP. micnrras q ue: los sirios l y 3 son sicios
rcguladorcs que unen de forma compcciciva reversible a los
nucleótidos de adcnina (AMP, ADP o AT P), proporcionan·
do u n mecanismo por d cual la MIPK puede responder a
cambios en sus n ivcl.:s. La un ión de estos nuclcóridos regula
la actividad de la AM PK por eres mecanismos. En primer
lugar. el AMP. al un irse al sirio 1. p roduce una acri\'ación
La AMl'K ricne un papel central e n la regulación de la ho·
aloscérica mcclíancc cambios conformacionalcs cn los que
Es una sc:rina/
panicipan los d iferemes dominios de la subunidad a, lo q ue
incrementa la actividad al doble o al criplc. En segundo lu·
gar. se ha descrito recientemente q ue d ADP y el AMP, al
u ni ne al sit io 3, promueven la fosforilación de Thr- 17 2 por
q uinasa hepárica B 1(LKB· I ) y prmcina q ui nasa depcnd ien·
te de Ca1·/calmodulina (CaMKK-~) cuando la subunidad ~
mcosrasis energética en las células cucarious.
rrconina quinasa muy conservada c:vo1uri\"amcntc, que cons-.
ca de 13 gen es en d genoma humano. La AMPK es u n com·
piejo hctcrorrimérico. con una subunidad et cat:alícica y dos
subun idadcs reguladoras,~ (de anclaje para las subunidades
a yy) y y (para la unión d e nucleótidos de adenina). La su·
bun idad a poseed lóbulo K -ccrminal con la actividad caca·
lírica p ro ccína quin.asa. y un lóbulo c . 1cm1in-al con u na re ...
csci miriscoilada en su cxcren10 N · ccrmin:al: esto proporcio.
na a la miriscoilación u n papd regulador en la fosforilación
G!ucnsa-
CITOSOL
NÚCLEO
Oommlo
lccalwc:JOn
1
de unión
a DNA.
,:r~~ &;==PP-2=:A;: ~,,~1-9. . . . .3~
..
PI. P4, P3-ChREBP
(inactivo}
PP-2A
P4. P3-ChREBP
(inachvo)
'º"
Tran~n;ic
del ¡en de la
l•puuvr.o
ª'""""'
flfU"ll l-tl. Regulación de la expres.ón del gen de la L-piruvato qw.nasa por nutrientes y por hormonas. AMPK: proteína quinasa acervada por
AMP; ChREBP: proteína de unión al elemento de respuesta a hidratos de carbono: PJ<k proteína quinasa A; PP·2A: fosfoproteina fosfatasa 2A.
J
Bases fisíológícas ~ bíoqulrruG15 de la nutrición
disclnro del usual de asociación a men1bran~ En ccrcer lu·
gar, ADP y AMP proccgcn de la dcsfosforilacíón a la Thr·
171 fosforilada, que es una forma activa de la AM PK.
Cuando los ni,·elcs de ATP disminuyen en la célula.
como ocurre cn el ayuno o en la conrracción n1uscular, la
AJ\.1 PK se actÍ\'2. f.sfa activación se desencadena por la Íos·
futilación de h Thr- 172. lo que conduce a la activación dd
dominio quinasa. El incrememo de la accívidad AMPK con·
duce a la fosforilación de una serie de cnzin1as implicadas t"n
diversos procesos cdubrcs. lo que lleva a la reducción de bs
,f.ts anabólicas (que utiJ;zan ATP) y al aumemo de bs ví:u
catabólicas (productoras de ATP). Enrrc las enzimas que es·
tán sometidas a procesos de fosforilación y que pierden su
actividad al fosforilarse, concrc<amcme por la A1\<( PK, se en·
cuencran la accrilcocnzin1a A carboxil:asa. la hidroximeálglu·
tatil-cocnzima A (H~IG-CoA) rcduccasa y el complejo 1 de
la proteína qtLinasa diam. de la raparniciaa en células de ma·
mikro (mTORCI), que tienen un papel crítico en b bíosín·
tesis de ácidos grasos, de colesterol y de proceírus, rc:spccti ...
\-artlC:flCe.
Dado que el mantcnimiemo de una relación ATP/ ADP
alca es un requisito fundamental para la supcl"\·h·enda de las
células cucaríocas, hay que dcsracar el papel clave que tiene
la AlvlPK m la homcostasis energética. De hecho, se producen deficiencias de la ..-UVf PK, así como alccracioncs en la
tclacíón ATP/ ADP, en diversas enfermedades muv frecuen·
tes. como la obesidad, la diabcccs t ipo 2 o el cinc~r. En este
scmído, es ímpcrtancc dcscacar que la adípcncctina y h lcpci ru la acti\---an y la rcsisdna la inhibe. Por orra panc, la cone·
xíón de la AMPK con la cliabcccs llevó a comprender mejor
el mecanismo de acción de la n1crformina. de la qut': se conocía que inhíbia la fom1ación de glucosa en d hígado, que
incremenfaba su capcación en las células n1uscularcs y que,
además, disminuía el hígado grnso. Son muchas las moléculas que se cscin investigando y di.scñando que tienen como
diana molecular a la A.MPK y. asimísmo. hay muchas o<ras
moléculas de origt':n narura.I, nucracéuácos. cuya función se
basa en acruar sobre la MfPK, enrrc ellas, stlicilacos. rcsve·
racrol. cpigalocafcquina galaco, capsaiciru, quc:rcC'cina, cur..
cumina. cte. Todo ello hace que la AMPK <cnga importan·
cia no sólo por su participación en la regulación metabólica
sino como diana cerapc-utica.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~,
lb"" a cabo. A cscos ciclos que se producen y que parecen ser
un fullo de regulación se los denominó ciclos !Util<s o inúcilcs.
Sin cmharso, se ha dcmosrrado que desempeñan un papel am·
pliflcador de los mecanismos de regulación.
Por ejemplo, en el caso de la reacción car;tlízada por la
fosfofruaoquinasa 1 y la fruccosa-1,6-bísfosfatasa 1, puede
considerarse una siruación en la que la reacción ca1J.Hzada
por la fosfofruccoquinasa funcione a una velocidad de 100 y
la cataliuda po< la fructosa- 1,6-hísfosfatasa 1 a una •·docidad de 90: el flujo neto de b vía en sentido glucolírico sería
de 10 tflg. ' ~~,. Sí un modulador aloscérico activa la fosfofruccoquina.sa en un 1O % y en el mismo grndo inhibe a la
fmcmsa- 1,6-bisfosfacasa l , las ••elocídadcs serían de 110 en
el sentido glucolícico y de 81 en el sentido gluconeogéníco;
por lo tanto, el flujo neto sería de 29, por lo que b señal se
habría amplificado en un 190 %. Esco podría explicar el in·
cremento considerable de activación de una ruca que: por el
n1cro concrol aloscérico no podría jusci6carsc.
La uúlidad de cscos ciclos fútiles o inútiles se demuestra
en la regulación de la glucó)isis en el músculo en rcspucsca a
la conrracción muscular. De hecho. el ejercicio, es decir, la
concracción muscular. aumenta la demanda de A..íP, por lo
que debe aumcnrarse la glucólísis y. por lo 12mo, la fosfofruccoquinasa. y la piru\~aco quinasa dcbc:rían incrcmencar su
acrividad4
El otro efecto biológico de los ciclos de suscraro sería pro..
ducir calor. ¡\lgunos inscccos mantienen acrivas canco la fos..
fofruccoquínasa como la fructosa- 1,6-bisfosfurasa para man·
tener su ccmperarura corporal y. así, cuando cienen que volar
en ambicnccs con cemperacuras muy bajas. la hidrólisis continua de ATP genera calor. En estos casos se ha demoscrado
que la fruccosa- 1.6-bisfosfutasa no es inhibida por fu'v(P. lo
cual la hace muy adecuada parn generar calor.
fructosa-6-foslato
ATP
AOP
Fructosa1,6-b¡sfosfato
Ciclos de sust.-.rto
Un ciclo de sustrnco es el que se CSfablecc: encre la reacción
de síncesis y la reacción de degradación de un metabolico
cacaliz.adas por dos enzimas, una quinasa que fosforila a ª "'
pcnsas de ATP y una fosfacasa que retira d fosf.uo. Si escas
reacciones no estuviesen bien rcgulad;is, el balance neco sería
la hidrólisis concinua de ATP con liberación de energía en
forma de calor.
Un ejemplo de ciclo de suscrato es la formación de frucco5'1· l.6-bisfosfuco a partir de frucrosa-6-fosfaco r su hidrólisis
parn regenerar la frucrosa-6-fosfuco. Escas rcaccíoncs no son
cotalmenfe activas al mismo ric:n1po. sino que cscán conrro(a...
das mcdiancc n1ecuüsmos de control aloscéñco de forma coor·
dinada. No obstan ce:. se ha cicmosuado que canto en condiciones glucolíricas como giuconeogénic.as las dos reacciones se
Fructosa-6-fosfato
fructosa1,6-bisfllSfato
t
ll)1t.
t+
101'.
flgiaa l-14. Ciclo de S<Btrato. PFBasa: fructosa· l,6·b1Sfos!a1asa,
PA<: fosfolructoquinasa
\Mabolismo de los hidr.110> de carbono
METABOLISMO DE OTROS MONOSACARIOOS
Fructosa
,:\tLnquc la glucosa es e) monosacárido más abundan ce, ram...
bic'n llega frucmsa (libre o como sacarosa) al organismo en la
dicca. La fruccosa. se absorbe mis lcncamcntc que la glucosa,
aunque es capuda y mcrabolizada más rápido por el hígado.
Su ctCcco <Sc-imul-ancc sobre la liberación de insulina es infc..
rior al dt' la glucosa, y su capración i:s independiente de ésta.
La fructosa se mctaboliza n1cdianrc su conversión en in..
rcrmcdiarios de la via glucolicica. En la mayor parte de los
rcjidos se fosforila por la hexoquinasa hast2 frucmsa-6-fosfa.
co, que a un intcrmccilario glucolilico. En el hígado sigue
una ruta tlifcrcmc: se fusforila para dar fructosa- 1-fosfato <n
una reacción cacalizada por la cccohc:coquinasa o fruccoqui ..
nasa. Lt Íructosa- 1-fusfato se escinde por la 2cción de la aJ.
dolasa B. para d.r lugar a dihidroxiaccmna-fosfuto y gliccral·
dchído. El gliccraldchído, para poder mctabolizarsc, tiene
que fosforilarsc por la rriosaquinasa, originando gliccraldc·
hído-3-fosfa.o, que ingresa jumo con t. dihidroxiacctonafosfato en la via glucolítica a nivel de rriosas-fosfato f&¡¡.
l 1 .. Esta vía de ucilización de fructosa evita la etapa de
concrol de la fosfofructoquinasa 1, lo que <:<plica la rápida
conversión dc la sacarosa de la dicta en rriacügliccrolcs.
Se ha demostrado que la &uctosa, adminimada por vfa
inrravcnosa a pcrson;is sanas, puede provocar hipcruriccmia y
acidosis lácáca. Escas obscn-acioncs han conducido a recomendar grandes precauciones en su adminisrr.tción parcnrc·
ral. Los problcn1as de la adminisuadón intr.t\·cnosa de frucrosa puC'dcn atribuirse a su rápido metabolismo hcpácico. que
produce acumulación de fructosa· l -fosfuco, cuya mcraboUza.
ción posterior c.s mucho más lenca, por lo que se acumula. La
acumulación de fructosa· l -fusfuco es tóxica parad hígado, ya
que inhibe la degradación de glucógeno y puede causar carn·
bios in1ponanccs en la conccntraciOn de orros mccabolicos.
El efecto hipcmricemico parece ligado al aumcmo de la
dcgr:adación de auclcócidos de adc:nina por la acúvación de
la A,\,f P desanlinasa, el fuctor limiiamc en d catabolismo de
los nuclcótidos de adenina (cncre dios, d :\TP) en el lúgado.
La enzima ricnc como moduladores aloscéricos el ATP, que
es un poccncc accivador. cl fosfuco inorgánico y d GTP. que
son inhibidorc:s. A conccnrracionc:s fisiológicas de- sustratos
y cfccmrcs, la enzima csci inhibida en d 95 °o. Sin embargo,
d catabolismo de la fructoS2 hasta &uctosa- 1-fosfato hace
que desciendan los niveles de fosfum inorgánico y GTP. por
~--~::~H
ATP
OH H
FruclDsa
FruCT..osa-6-fosfato
f ruc!osa.1-fosfato
ATP
( Akblasc
ATP
s'
rGlicetaldehldc
f ructos;,. l ,6-blfosfato
Tnosa q:.1rr-aw
ADP
Gliceraláebfd~ -
3-f,,,,fa!o
~hidroxi.acetona
fosfato
-
••
•
:'
'
•'
••
•
Gl ~ólisis/glucon eogénesis
3
G 1ceral:dehido- --, Oihidrox.iacetona
3-fosfato ~
fosfato
•'
••'
•
•'
Gtucólisis
flf'U"'ll l-16. Reaccion.es de tnterconversión de la froc1osa. en el hí.gadoy el músculo, yde ta mancsa.
Bases ftsiológlcas ) bioquilllfcas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
lo que disminuye la inhibicion. La inducción de hiperuricc·
mia por fruccosa no es un fenómeno inofensÍ\'O, ciado que
indica unJ elevada degradación de A
Además. se produce una cJn~.icjón en los niveles del ~{g--· plasmático, debido
al descenso de ATP. que es su agcme quelame. H ay cambién
inhibición de la s1mesis de procdnas y de Ri\IA, desagrega·
ción de los ribosomas. interferencia en la síntesis de ~1P y
en la dcscoxificación de amonio. 3SÍ como lcsioncs en la uf..
cracscrucrura de los riboson1as y proliferación del retículo
endoplásmico en_bs dlulas absorth':IS dd \'cytmo. La ad mi·
nisrración de fostaro podría rcYertir cscos efectos. y. efccri·\'a..
menee. así se ha demoscrado en la corrC"Za renal pero no c-n d
hígado, posiblcmcncc por u na incapacidad para cnrrar den·
rro de csce cejido.
La. adminisrnción de frucco.sa inrr.txc-nosa produce' un incrcmcnco dt los ni\'Clcs de lactato plasmático n1uy superior al
producido por la adminisrración de gluce>sa por la misma vía.
Así, la glucosa puede llegar a producir una clcv-•ciÓn dd lac·
raco plasmático de hasta el doble de le>s '"'lores normales,
mientras que- la frucrosa puede elevarlos hasta cinco veces. La
rápida fo rmación de lacraco puede explicarse:•) por la mayor
acúvidad de la fructoquin:asa en relación a la hcxoquinasa y la
glucoquinasa para fe>sforilar la glucosa; b) la fmccólisis cvira d
punto de conrrol nús imponancc de b vfu. glucolicica, es de..
cir, d cacalizado por la fosfofruccoquinasa I, y r) 12 cscimula·
ción de la piruvaco quinasa por la fmc<osa· l ·fosfaco y la
fructe>sa• l ,6· bisfosfaco. El incremenco de ácido lácrico producido por la fructe>sa puede conducir a acidosis merabólica.
canco en niños como en adulros. Se ba dcscrico la producción
de acidosis láctica en niños cuyas madres han recibido frucco-sa durance eJ parro. En rcsuntt"n, S<" pucdC" concluir que' la
fructosa es un mal sustituto para la glucosa en nurrición pa·
rcntcral.
U no de Jos aspectos más conrrovcnidos de la adminisrración oral de fruccosa es su influencia sobre los lípidos séricos,
en especial sobre los rriacilgficcroles. Diversos csrudios realizados en humanos indican que. mienuas que en Ja mayoría
de individuos norn1alcs y diab¿cicos la ingcsrión de fructosa
no afcct.i de forma signiHcativa a los nivel~ de criacilgliccrolcs, cxisre sin embargo una subpoblación especialmente sen·
siblc- a lJ administración de fructosa. por vía oraL F.sre es un
aspccco sobre d que habrá que profundizar anees de recomendar su inclusión en 1a diera. en panicuJar en el caso de
diabéricos tipo 1 (cap. 31, Nurrición "" la diabcces mdlirus.
tomo V).
1'!'·
Galactosa
La principal fuente de galactosa del organismo es la laccosa,
que es d azúcar de la leche. El mccabolismo de la galactosa
transcurre a cravés d.e su con\~crsión en glucosa flc } 16 .
La primera etapa de su n1etaboli1.ación cs la formación de
galaccosa· l ·fosfaco, en u na reacción cacalizada por la g;Jacroquinasa. Esca enzima csrá prcsc:nrc c-n los glóbulos rojos y
blancos y en d hígado. La enzima de los glóbule>s rojos y del
hígado se inhibe por sumam y producco. lo que ccnderá a
disminuir la formación de galactosa· l ·fosfaco.
La. siguienrc etapa consiste en la formación de UDP..galac·
cosa, a parrir de galactosa· 1-fosfaco y UDP-glucosa, en una
racción caulizacla por la galacrosa..- 1.. foshuo.. uridilrransfcra..sa. La ennma se cncucnrra pn:scnce en la mayoría de los rcji·
dos de mamiferos y es inhibida por galaccou· l · fosfato.
En una erapa posterior. la UOP..galaccosa sc epimcriza a
UDP-glucosa, en una reacción cacalizada por la UDP-ga·
Jaccosa-4 ..epimerasa, cuya cocnzima es el NAO•. La enzima
cicaliza la reacción en los dos S<ncidos y puede también uti..
!izar como sustracos a la UDP-N-acctilglucosamina o UDPN-acctilgalacrosamina. Su significación fisiológica es supe·
rior a la mera participación en el mcrabolisn10 de la
g•lactosa, pudiendo afcccar a la síntesis de rcccpcorcs (p. ej.,
rcccpcorcs de LDL). En efecto. la formación de galaccosa a
partir de glucosa es de gran inrerés cuando no .se aporca ª "
ternarncncc. ya que es necesaria para la formación de polisa..
cáride>s complcje>s. La siguiente crapa es la cacalizada por la
UDP-glucosa pirofosforilasa. que posibilica no sólo la ob·
tención de gluce>sa· l · fosfaco a partir de UDP-glucosa. sino
e>mbién la formación de UD P-gluce>sa J parrir de UTP )'
glucosa· l -fosfaco.
Alremacivan1cnce. b galacro.sa puede con\•crtirS< en ga..
Jacritol en una reacción cualizada por la aldosa. reducr.asa.
Est<t actividad c:srá presente en el cristalino. en Jos neoios
periféricos, en las células de Schwann y en la papila renal.
Cera ruta aln:m:aciva sería su oxidación a galacronaro, que SC'
3cun1ul<t en el hí~do y en ocros tejidos.
Ex:isce una c.nzinu. descrita en primer lugar en la IC\'adun.
y. posteriom1eme, en d hígado de mamíferos (la uridindifusfaco-galaccosa pirofosfurilasa), capaz de caralizar la formación
de UDP-galacce>sa a panir de UTP y g;Jaccosa· l· fosfaco. Durante algún tiempo se consideró la posibilidad de que esca en·
zima. que tiene muy baja acri,idad en los ro:ién naádos, au·
n1C'nrara su participación en el metabolismo de la galaaosa en
la edad adulea. supliendo así la carencia de la cranskrasa en los
galaccosé:micos. Sin en1bargo. esta hipótesis no parece susten·
carse en la actualidad. dado que no se ha podido demostrar d
atuncmo de su acri,,idad en la edad adulea. Más probable pa·
rece que no aisca ninguna. pro reína enzimáric,a específica para
la galaccosa· l ·fosfaco. sino q ue se crnce de la propia UDP·
glucosa pirofosforilasa. capaz de accuar cambién con la galac·
cosa- J.fosfuco conto sustraro.
Manosa
La mane>sa procede de la digestión de polisadride>s y glico·
pro cdnas. es fosforilada por la hcxoquinasa a manosa-6-fost3co y, posteriormencc, isomerizada por la fosfohcxosa iso..
merasa, dando lugar a frucmsa-6-fe>sfaco. que ingresa en la
\'Ía glucolícica.
METABOLISMO OE POLIALCOHOLES
Metabolismo del sorbitol
El sorbirol se puede obrcner en diversos ccjidos a panir de
glucosa o &uccosa, ca una re<1cción carallzada por la aJdosa
rcduccasa. que utiliza como reductor al NADPH. En su caca·
bolismo. el sorbicol se con,·icrce en fruccosa en la re<acción
cac:tlizada por la sorbicol dcshidrogenasa (fir . 1 ~ • La fruc.
cosa puede, postcriormenrc, fosforiJarsc a &uctosa.- 1·fosfato,
.\'\etabotismo de los hidratos de carbc)no
3
NAOH NAO"• H"
Ác1Go
p'<l<tónlCO
\
)
é-~-=----==-
r
O~H
h
OH H --~====,...--~ Gaiacbml
H
On
h
OH
CH-OH
~:r
~0"°32H
OH
G.a actosa1-foslalo
r.
UDP
UDP-glucosa
~actosa- 1-tod
plrofol>I
...nd !"t'ans.ferasa
Glucosa-1-fosfato
UOP-Oalactosa
UOP C.
4"1' •
l
UDP-Gucosa
.,._,..,,...
: OP.Clo<:OY
UTP
GlucéCcc
" ..:'°--'
• Glucosa-1-fosfato
~--- J-16 ~acoooes ~ mtertooven1ón ~la guctosa.
por b ce1ohc:xoqui1US<1 en el hí¡;.ado. o • frue<ou 6 foJaro,
por b hcxoqum.s.t en otros tc11Jo" y .,, 1n<orpor.mc • b
ru .. ccmral del mcubolumo g.luc1Ja.:o.
~
•oohr.mo NI x lito(
B xifüol c:s el alcohol dcri,,Jo Je b xilulo,,. \ >U mct>boliu·
ción hepático c:s scmc¡mte > Lo Jcl >0rb1tol. Ei akohol <e con
vierte en xolulos.1 por b xilatol dcshodrogen.., \'. po>terior·
menee. se fu>fonla por b x1luloquan.,,.. u xilulo>a·5-f0<faro
c:s un intermediario de la 'ú de 1.., pcn1os.ts- fo,f.,o. por la
que puede commu.u su dcgtadac1ón ha.t> ÍtuCtO» 6 fo<fuo
y glucos.1·6-fu,fato (f•• ~ I:) .
ETABOLIS
~
DEL GL
EN
El glucOgcno cst~ presente en cod;u l.u célul.u Jn1m.ilci, es·
pccialmeme en el h1sado r el mús.ulo, donde \C aln»ccn>.
Las vias de síntc-sis y dcgrJ.d.u.:.ión )C llcvJn a c.1bo par en11·
mas difercntc:s.
B osmtes1s del glJW'19"""
En b simcsis del glucógeno parricip• b glucógeno sm<0»,
que ataliu .. fomución de un cnbcc ¡;lucosidi<o en~rc el 1
d, uru glucosa acti,,.dt como UDP-gloc0s.1 y el C~ Je uru
¡;lucosa terminal de una adcn;i prdomudo de glocós,eno.
lihc=do UDP libre. Dado que b sinusa sólo puede al.ug.uadcn-as prcaistcntc:s. es ncccsarU b aistcnci;a de un.i molé·
rub cebadora inicial. papel que se ha arribuído • una proteo
na, Lo glucogcnina. que cstí glucosüado en un rooduo opc<1
flco de rirosina por UDP~ucosa.. Postcriormmtc, K vm
e
adicionando nu('\·os residuos cn posiciOn «· 1.4. p.u;i com
pon.use como suscraco de la sintaY.
Los rcscos de glucosa se van adicionando ~1 extremo no
Rducror. con lo que .se obcimc una cadena Lnc-oal. Cuando
esu cadena se ha ab.rgado unos 11 residuos. un;a cnz101J. r.J
n1iflcan1c, que es una glucosil.-4,6..ua.nsfcrllS.:t. tr.insflcrc una
cadt"na (de entre 5 y 9 residuos de glucosa) a un punto situ.1
do J una disrancia de entre 4 v 6 residuos de una rarnifitJ
ción. formi ndo un enlace a .. 1:6. Esta nuc.,.·a ramific.tcion se
•
Glui;o,.a
V-.:A~~:
~MOPSoft>
t-=.I
·
NAI:H - 'i"
AOP
ADP
X1lutcsa-5-foslato
fr1.Ktow ¡.fosfato
~ Otl'l.d«uuacewna-.
"''Clll~
tosfa!o
1
1
vra de las pentosasfosfato
GI ceralden dO
V=.::~
~ AOP
Gl1t<r1loeh1~
3
FJtun J·
~ostato
Esquemas del meiaboh.,,,o del sorb4ol y el x,(,1ol
.tl.uga de nuevo por b smt.&S.l. fom>;imlo cnb.:n a-1.4
}.J' .
lle
Degradac1on del glucogeno
La d"""..d•ción del i;lu<<>!;eno Je lle>-. 2 c.ibo rcnrondo unt·
dadcs-de gluco,. • j;..nar'del extremo C. 1 no rcducror de b
adc02 de glucoi;cno. u en.um.1 unpliwda en nrc proceso
es b sfucóscno h;;fonl.u.i. que promuc>c b roturo Ío<ÍOroliúc.t por P, de cnl;,ccs a·l.4, y. como rcwlt..do. <e obricnc
gluc°"'· l -fosf.to. E.u. ennm. Jc¡:r>J• el glucogcno hJ.Sll
que se llcg.¡ .i um. gluco~ i1nud.1 .a 4 rc'liadulh Je Un.l rMni·
iic.tción icnl.tcc a- l.6J.
P.u.i complcur La dcgr.¡cj.x1ón M: nc'-OitJ. unJ. cnl.ima
dcsramjficantc o ,¡¡miJo· 1.6 ~luc~1d.u.i Est.i cni.m::a ricnc
dos siuos con 01ctn--1d,¡_do C..Jt';.liuc.u d1sunt..u. .lorvid.ld gJu
cosilcrans.ltr.1.S01, que tr.1n.sf1crc c01dcnJ.S de tres rc">t<» unidos
por enl•ces a 1.4 h»t• el extremo C. de ocr• c..dcna. y •cti·
\"idad a-1.6-gJuco•idJ». que retira ID> rcsro< de s lucou exi•·
tcntcs en ).u un1iflc;1ciona
O Por lo t.tnto, en la
degr:uLtción del glucógeno, tod.u l;u mokcul:u Je gluco<> se
libcnn como gluco5.l· J .fo,faio. con I• excepción de las que
cstab•n en las r.nul1cJcione>. que lo h.1ccn en forma Je glucos:i libre.
La obccnción de glucosa como gluc°"'· I fosfato ttcne
una \'encaja y es que en d mú.:sculo y;¡ oci .KlJ\·.tdJi p.1r.J iu
dcg_!"J-dJ.cion rras su con,·cnion en gluce>Q·(J..ftxf.;uo por U
fostoglucomua.sa. En el hígado. Lo gluc°"'-6·f0>fato se pue
de hidrolizar por la gluc°"'-6-fosfu...,.. pu• du gluco» 11
brc, que saldrá al torrente s.mguineo.
U cx.isrcncia de un ~ número de r.urufiociona h.xc
que d glucógeno sea m1. solubk y nús r.íp1d.mcnte meu.
boliDble. d>do que existirán m.is extremo> no mhxtoro
sobre los que podr.i =
Lt fosfonlis.L
.\demás de la degradación del gluc05cno por Lt glucogc
no fosforibsa, su degmlación por •utof.ig.i• {' cop. -. 'mte
1is, dc¡:radación y recambio de Lis protein;u, tomo 11) puede
ser una alu:marh• imporcancc p.tra producir SJucos.L Se h.i
descrito b cxisrcncia de dos pooú csp.culmente d1mntos de
glucógeno celular: cicosólico lhwopl..m•l y vocuol.u (•uto·
fu¡;osonul) Además. Los lisosom.. conucncn •ct1,·id.do
cnzimácic:as~ cnrrc ellas la glucógeno a l .4-gluco.sid.u.l. a
de degrad.r el glucógmo pan producir gluco'"1 no fo,
torilad., mien= que el glucógeno citosólico se degrad. •
glucosa· l ·fosfuo por la glucógeno fosfonl»>.
degud•
ción hidro)icica de glucógeno en Lu \'..1cuolas ;iutofági,.15 \C'
ha propucslo como una ahcmativa in1porrantC" par11 propor
cionJ.I glucosa durancc cl período neonatal de ayuno. Este c-s
eaz
u
"'lelabolismo de los hidratos de carbono
( Glucó¡enq ª
Glucosa a(! -41
oligo'Sac.irido
(o + l r....iuos)
~Enz........,.,. e~
3
TWI
Glugosa a(l - 4)
ot1gosac.indo cebador
(n restduos)
Undrndffosfato glucosa
(UDP-glucosa)
GLUCóGENO
pp·--==--==..2 Pt
]
Glucc.a-1-fosfato
- Gfucos trem.fe--asa
UTP
- aCl- ó~lucos11'.!a:sa
Glutosa-6-foslato
Gfucólisis
Glucosa
Filfun l-1& ES<Juema del metabolismo del glutógeno.
u n proceso conuo):ado hormonalmcncc y OlU)º regulado; en
los animales recién nacidos es inducido por el glucagón se..
crctado duramc la hipoglucemia posnaral, e inhibido por la
insulina y la glucosa parc-ntcral. que suprime la secreción de
glucagón. La acción de csc:is hormonas cscá mediada por la
u t l4 61·Glucos.:a.asa
~
._,.
R.esldUO$ de gtucosa ur-ioos por
en.laces glucosidicos i -. d
.....
....
.._.
Residuos de gfucosa unidos por
enlaces glucosidtcos 1- 6
F..-. 3-. tt. Esquema de la reacción de la enzima ramificante en la
síntesis del glucóqeno.
e--.
Re'SfCUOS-de gl:..iCosa urudos por
enlacESgluc()SMjicos t - 4
Residuos de gl..cosa unidos por
1- 6
enlaces.gJUCostdlCOS
f)funi 3-2'0. Esqlfema de la reacción del sistema desramdtc.ante en
la degradación del glucógeno.
9:1"
-..,
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
vía de señalización cA.\ IPlproteína quinasa A (glucagón),
que provoca la inducción, y por la vía de fosfoinosícldos/
m TOR (insulina), que la inhibe. Ambas \'Ías convergen en
objeúvos comunes, como la fosfoproceína fosfucasa 2A, que
regula a la a -glucosidasa ácida, y la amofagia del glucógeno.
De esta forma. la glucosa libre. derivada de la degradación
del glucógeno por autofugia, conrribuye a combarir la hipoglucemia posnatal junto con la glucosa- 1-fosforo obtenida
en la degradación de glucógeno en el hialoplasma, y participa en 01ras rucas n1ccabólicas para asegurar el ajuste de la
homcosrasis glucémica en el periodo posnaral. Estudios re·
ciences han dC"moscr-J.do que la degradación autoF.ígica del
glucógeno no se limica sólo al hígado en los recién nacidos,
sino que la alteración de la degradación amof"sica de las
reservas de glucógeno puede ser la base de d iferentes rrasror·
nos muscubres.. ahora clasificados como n1iopacias aucofágl·
e.as vacuolarcs, con10 la enfermcdJ.d de Danon, n1iopafÍa
\-acuolar ligada al cromosoma X con aucofagia excesiva, y la
enfermedad de Lafora.
Regulacion del metabolismo de1 glucogeno
Las enzimas que controlan el mct>bolismo del glucógeno, ll
sincasa y la fosforilasa c.scán sometidas a regulación alostérica
r a modificación cowalcme, por fosforilación y dcsfosforilaciOn.
Regulación de la degradación
Existen diferencias en la regulación de la degradación del
glucógeno en el músculo esquel<cico v el hígado que se de·
ben a la distinta función que tiene en ambos tejidos.
Músculo esquelético
La finalidad de la degradación del glucógeno muscular es la
de obrencr ATP para Jlcvar a cabo la contracción n1uscular
en d ejercicio. La fosforilasa muscular es disrinra de la del
hígado, ya qu<' a un dímero, en el cual cada monón1cro
contiene un n1ol de piridoxaI ..fosF.ico. Además, esca enzima
se presenta en dos formas: la fosforilasa a y la fosforilasa b.
La fosforilasa a es la forma fosforilada y es acti\'a tanto en
ausencia con10 en prC"SCncia de: i\i\1-P, que es su accivador
alostérico. La fosforilasa b no cst.i fosforilada y sólo es ani>-a
en presencia de ~-\J.VlP. F.sco es in1ponancC" en siruaciones de
cjC"rcicio muscular incenso. cuando se elevan los nivc:lC'S de
A/\-IP. La acti\-ación de la fosforilasa b p roducida por el
AMP se puede rC\'crtir por ATP y por glucosa-6-fosfato: am·
bos se comportan como inhibidorcs aJoscéricos y son un Ín·
dice de que hay energía y. por lo tanto. no es necesario de·
gradar m:ís glucógeno.
La fosforilación de la fosforil= es llcwda a cabo por una
enzima denominada fosforilasa quirusa. La fosforilasa quinasa
es un trnámero constiruido por las rubunidades a, fl, y y Ó.
Las subunidadcs a y ~ conticnC"n residuos de: scñna que son
fosforilados por la proteína quinasa A. mientras que la rubunidad Ses una prorcína que liga cuarro iones Ca!· y es idéntica a
la proteína ligadora de Ca1•, calmodulina. La unión de Ca!·
acti\-a el centro cacalitico de la subunidad y, con lo qut" lamo--
lé:cula se hace parclalrncnr<' activa. incluso permaneciendo en
su fum1a no fosforilada como fosforilasa quinasa b. rara ser
totalmcncC' activa. la fosforilasa quin-asa .t no sólo dC"bc: atar
fosforilada, sino que también debe estu unid.ta ea!·. Una SC•
gunda molérula de calmodulina o rroponina C que Ug_a Ca!'
en el músculo pu<"dt" rambién inrcrxcionar con la fostorilasa
quinasa, produciendo una activación adicional. De csra. forma.
la activación de la glucogenólisis y la contracción muscular
pucdC'n sincronizarse por una misma pror<"Ína.
E.n el músculo. la glucogcnólisis se incrrm<"nta considera·
blen1ente al comenzar la concracción muscular. lo que im ..
plica uru. r.ipida acti\r-ación de la fosforilasa mcdiancc la acci>":tciÓn de la fosforilasa qui nasa por Ca2· , la misma señal que
inicia la conuacc.ión n1uscular en respuesta a la esámulación
nc:í\·iosa. La fosforilasa en el n1úsculo se activa en respuesta
a adrenalina (cap. 4, Señalización intracelular. tomo 11 ),
que:, aJ unirse: a sus rcceprores fi-adrcnérgicos, <"leva los niYC'•
les de cAI\ [p y. con dio. acti"a a la proteína quiru.sa A. A
conanuación, la proteína quinasa A ca.caliza la fosforibción
de la fosforilasa quinasa b. que se convi<:rtc en fosforilasa
quinasa a activa. Por úlcimo, esca enzima activa fosforila a la
tOsforilasa b y la convierte en fosforilasa a actiYa.
Hígado
b glucogcnólisis en el híg:ido est:Í regulada por glucagón
(flg. ~l l 1, que, al unirse a su receptor. estimula la produc·
ción de cru\[P y. con dio, la acti,-.ción de la fosforilasa par
un mecanismo semejante al descrito para la fosforibsa mus. .
cular.
La adrenalina v la noradrcnalina csrimulan también la
glucogcnólisis en ~I híf.(ado a rravGs de su unión a rece-peores
a 1-adrenérgicos (cap. 4, Scñ:ilización inrracdular. tomo Il).
La in1cr.:icciOn del complejo hormona· rcccpcor con las proceÍ·
nas G estimula la acúvidad fosfolipasa C de la cara interna
de la membrana plasmárica. Esta fosfolipasa hidroliza al
fosfotidil-inositol-4.5-bisfusfaro de la membrana, liberando
inositol- I .4.5-rrisfosfato y diacilglicerol. que se componan
como segundos mensajeros hormonales (flg. J -ll}.
B inosi[ol· 1,4,S..rrisfosf.i.co se une: a rcccp,orcs c.spccíficos
del retículo cndoplásmico, con lo que se produce la ...Jida de
Ca1•. El Ca1• liberado se une. la subunidad ó de la fosfurilasa
quinasa y la acriva parcialmenn:. ror lo ramo. la fosforilasa
quinasa hepática .se acrh•a hormonalmcnrC' por dos mccanis·
mos: fosforilación y múón a Ca1 •• La fosforilasa qwnasa a ac,.
ú»a fosforila a b fosforilasa b, pasándola a su fortna ac:th'a
fosforilasa: con ello, se desencadena la degradación dd glucógeno y la liberación de glucosa al plasma_
La fosforilasa a y la fusfuñlasa quinasa a son dcsfosforiladas
e inactiwdas por b fosfopromna fosfarasa 1. La fusfoprotcína
iosfarasa 1 es inhibida por el inhibidor 1. que es acúvo cuando
se ha fosforilado por la proteína quinasa A. De esa furma, d
cAMP comrola la acti\"ación y b inacúvación de la fusforilasa
La insulina rc:.fucri.a csce efccco inhibiendo indirecramroce Ja
acúvación de la fosforllasa b, ya que:. al aumentar la capc:ación
de glucosa, conduce a un inm:memo de glucosa-6-fosfaro, que
es un inhibidor de la fosforilasa quinasa.
La flnalid.td de la degradación del glucógeno hepárico es
la de liberar glucosa a la sangre cuando existe hipoglucemia.
e
\lelabohsrno ele los hidrate» ele c.uh<•no
fosltf
3
AP
~··..) "'''<.. .........-----
Prtrte""
~·..,,...
f l)l.ft. r
'
...
J1'18f"'lt
~
Gluc~no
fosJor·law b
'
rostoutnaa (
./
""'\ S ~tasa A
S ntas.a B
UDP-gluc05a '- fosfalaslt l /
....•
-........................-·····Glucosa-1-P
Fool•t.r.a l
·~.,
habtdot l
J
lnhtbtda' 1
1(1 "''
~
Protrfn.-
'flael
"°
f01faurv
,.._ . 3· .
~gu.acoón del '1'<t.>bolfsmo del
gloeógeno en el higado por •I gltJcagcin.
La glucos.i libre es e.pu de rc!!lJl.u dirc<e•menre u Jcgr.id•
ción de glucógeno. ,-\5¡, cumdo 10> nl\·do d.: glu<O'-' libre
aW! incrcmenLJ.do>. <su .e une • I• fo,foril.w • \' k produ
ce un ambio confonn<K..aon.il que
La
h3'..C
pan u fosfoprote1n. fosfat= 1.
mciOr susrr.ato
Regulacion de la biosintesís
La rq;ulaoón de U s1nto1.s rccx en la 11nt.b.J. que, J d1fcrcn
cía de u fosfonLu.o. ucne muluplcs ""°'de fo.forilx1on. Su
form,¡ activ.i. sint2Y .t. o l,¡ no fosfOril.Jd;i \' puede '§.Cf 1nacrJ ..
\-ada por fosforihcion en rcstoi de r.criru por. ,¡J menos. seis
prorcúus quinas,¡s difcrc-ntcs que U lnru.form.¡_n en t1nr2s.a b.
La sine,.. b a depcmhente Je glu<o"1· 6 fcxf.10. <u acrn-•dor
aJoscCnco. m 1cntr.u que U ~inW.J a es 1ndcpcnd1cnrc de giu ·
cosa-0.-fosEuo y siempre es ou.:tl\.''1... En c:I nlÚ-sc..""Ulo en reposo
predomina la sintil.SJ. J. y en el muKu1o c:n cJcrc1cio. la slnrasa
b. Esm cicne scnrido desde el punto de VISIJ fls1ológ1co. y•
que una alca conccntr'1ción de gh.1coSJ; 6· fO..f.110 1nd ic~ que es
necc:sario que se almacene con10 glut.ogcno.
Enrre las prordn;u quin;ws que fosforilan a l.t , ;nm1 «:
encuentran la prorcina quinas. A Jctiv1da por cA:--lr y la
fosforilasa qum.sa •que se"'"" por cA.\IP y por Ca:'.
Exisrcn. ademas. la prorcinJ qumJsl
dcptnd1enre de
e
c.=· yde diacilglicerol• .,¡como u sint.... quin>"1 3. que
esrá conuolada por iruuJina. Los múlnplcs sitios susccpci ·
bles de fosforilacion de b sine= vm siendo fosfonl.d<»
por bs diferentes qui~. Ur- Zl y ;> u. . T =b1en t.
:\!\1PK panicip• en u losloril.ición de u glucógeno \lnr.
u. rmro de cc1ulas muscuhrcs como hep.icic~. inhib1cn
dob. Sin embugo. el papel de u AMPK sobre el mei.bolismo deJ glucógeno muscubr es .tlu.mente contlicti\.·o \.'
polémico. Como se ha indiado mccriormcntc. b ;\.\IPK
promuC\-c la entrada de glucoSJ en Us cdul.s rr»·o del
GLL'T-4; con dio se dC\·m los niveles de ~U<Os.J·6-fo,f..
co. que es un acti\'"3.dor alosteJico que acu,·~ ~ l.i ~uc.:ogcno
sint>"1, mulando ast el efecto inhibidor de b fosfonbc1Ón.
En los heparoc:iros, la acnvacion de la :\,\IPK durmre el
ejercicio disminu}·e la bioslntcs1s de g lucogeno en f;¡vor de
la glucóüsis para generar ATP. :\demás. se h.> descnro que
el glucógeno se une al domiruo CB~ I de b subunid.>d ~de
b A:.!PK. que es un domiruo regulador que le permue .e
cu:ir como sensor de las reservas celulares de ~lucoKcno.
Cuando la panícul2 de glucógeno c.st.i cocalme~tc si~tcti
uda. la i\MPK está activa }' fosforila a la sint>S.t. Sin cm
bargo. cuando el pool del glucógeno unido se •sora que
dan unidos oligosacáridos ramificados o dextrinai Jin11 te.
productos caracreriscieos de la dcgr.odaeión del glucógeno,
r
Adrenalina
¡-
PIP2 DAG
\ -. +
\\
•
ProfeJna
qoinasa e
q'Jln.asa
~
Glucógeno
Fosforilasa b
'
fosforilasa a (
foslolasa l
/
)
Glucosa-1-P
Smtas~
Si~tasa B
fos!atasa 1
f_
i fan s~22. Regulación del metabolismo del glucógeno en el higa:do por la a:drenalina a través ae s.us receptores a,·adrenérg1cos. OAG; diaalglicerol; IP,.: inos1tol- 1,¿.s-trisfosfato; PfP:: f0-sfatiailino-sitol-l,S-b1síosfato.
se inhibe la acúvidad de la AMPK. Esco permi« que la
fosfopro<cína fosF.uasa 1 dcsfosforilc a la simasa, que se ac•
civa para así rcponer las re-servas de glucógeno hepático rr:is
su agocan1icnco durance el ejercicio. Por lo canto. el glucógeno o los productos de su degradación, al unirse a la su ..
bunidad ~ de la AMPK, conrrolan b fosforüación de la
sintasa y. de esta fornll., su actividad.
La insulina activa la síntesis de glucógeno. canco en el
músculo como en el hígado. incremenrando la actividad
sintas.a, mientras que canco el glucagón como 12 insulina
inhiben esca sínccsis.
La insulina actúa mediante v:irios mecanismos. Por una
parte. inhibe la fosforilacíón de la glucógcno sinr2sa, concrc..
tamc.ntc de tres sc;rin.as que se <"ncucncnn c-n el extn:mo car..
boxilo tcrn1inal de la glucógeno sinrasa y que no son fosfori..
ladas por la proteína quin= A (PKA) , sino por la glucógeno
simas.i quinasa 3 . En presencia de insulina, la glucógeno
sincas.i quinasa 3 es inhibida. La insuUna (cap. 4, &ñalización inrracelular, como 11), al unirse a sus receptores en 1-a
mc-mbran-a plasmárica. dc.s.<'ncadena una 5<'ric de scñalC"S que
conducen a la accivación de la fosf3cidilinosicol..3 *quinasa,
que acriva a la proteína quin-asa B y ésca, a su \'CZ, fosforita a
la glucógeno simasa quinas.i 3 y la inacóva.
Ocro mecanismo por d cual la insulina puede aCÚ\'llr a la
simasa es promoviendo la fosforilación de la fosfopro<CÍna
fosfucasa l. lo que produce su activación y. con ello, la des·
fosforilación de la sinrasa.
Adcnús. la insulina activa la simc:sis de glucógeno en d
músculo, al tiempo que inhibe l:i glucogenótisis al incremen·
<ar loo nivdcs de glucosa·6-fosfuto. Por úlrimo, la dcsfosforüa-
ción de )a sinca.sa canlbién se lleva a cabo por la fosfoprorcína
fosfacasa 1 conuolada, como se indicó anca, por el c..-\i\1(P.
METABOLISMODE LOS OLIGOSACARrDOS.
BIOSIN"ESIS DE LA LACTOSA
La lacrosa se sinrcciza en los anin1alcs en la glándula mama..
ria por la lacrosa sinretasa. E.sea enzima cs.cá formada por una
subunidad que <icne acti,;dad craosfcrasa, la galactosil<ransferasa. y una subunidad reguladora, la a -laccalbúmina,
cuya síntesis se activ-.a hormonalmenrc (0 la slánclula mama..
ria después del P3no. La reacción consiste en la uaruferencia
de una molécula de glucosa a la L;DP-galactosa.
l:DP-gilic= • glLI<ou - VDP , bct.,,
:-lormalmcme. la galactosilrransfcrasa, formada sólo por
la subunidad cacalicica, c.icallu la reacción cncre la UDP..
gal-acrosa y la N .. acccilgjucosamina, con lo que se sjnceclza
N-accól-~-lacrosamina, que es un componcncc de las glicoprorcinas.
BIOSINTESIS DE AMINOAZÚCARES
Los amjnoazl1carcs son con1ponenrcs de los glucosan1inogli ..
canos1 antes denon1inados rnucopolisacáridos. Enrrc ellos se
encuentran con1ponentes del tejido conjunrivo. como el
condroi<Ín·sulf.uo y d queradn-sulfu<o, y de la piel, como el
dcrrnarán~sulfiuo y el ácido hialurónico. Orro glucosamincr
glic.ano que no tiene función estructural es la hcparina. Ge..
Metilbolismo de Jos hidratos de carbono
neraln1l"ncc 1 los glucosaminoglicanos CS1án unidos a prolcÍ·
nas. consciruycndo los proccoglicanos. que timen un
porcenraje muy elevado de azúcares (> 95 %). Los aminoazÚ·
cares son can1bién componc:-nccs de las glicoprorc:-ínas y los
glicolípidos.
Todos los glucosanúnoglicanos son poümeros de unidades
rc¡x:cidas de disacáridos: uno. en el que un componen1t dcl
dis.-icárido es un derivado dl"l aminoazúcar (l\'·acetilglucosa..
mina o N ..acctilgalaccosarnina). y otro., qul" consiste en un
azúcar con un grupo de namralcza ácida (carboxüico o su(fií.
rico) tlia. 3·.!3 1. El aminoozúcar que se sinccriza en primer
lugar es la glucosamina...6--fosfaco. Esca se sinccri-za l"n una re·
acción cacalizada por b glucamina frucrosa-6-fosfaro aminocransfcrasa, en la que la glmamina cransfiere su grupo amiela
Posrcriom1cnce. la glucosamina·&.fosf.uo es 2ccrilada por
una acctilcransfcrasa que: utiliza acclil ...CoA como cocnzin1a
¡- origina N -accólglucosamina-6-fosfuto. Para que é.sca pue·
da parcicipar en reacciones de biosínrc:sis se debe acrivar con·
viniéndose en UDP-N-acerilglucosamina. Con csce fin, pri·
mero c.s isomcrizada por una muca.sa, para dar lugar a
i\ '..acecüglucosanúna... 1..fosfaro, y, postcriormc-ntc, se activa
con UTP, l"n una rl"<lcción caralizada por una pirofosforilasa,
obrmiéndose así UDP-N -accúlglucosamina.
La N -acctilgluoosamina se epimcriza a N-acctilgalactosami·
na l"n una reacción .scn1C'janrc a la descrita antes para la inccr..
com•ersión de UDr-glucosa y UDP-galaccosa. Además, la
N -acctilglucosamina-6-fusfuco se epimeriza a N -accólmanosamina-6-fosf.uo, que, al reaccionar con fosfocnolpiruvaro, da
lugar a la sínccsis de J\Cacctilneuramínico-9-fusfaco y. a panir
dl" ésrl", al ácido neuran1Ínjco o ácido siálico.
La accivación dd ácido siálico para la bios.ínrcsis de oligo·
sacáridos no comporta su convC'rsión en nuclcósido--Oisíosfu~
ro azúcar, sino en nuclcósido monofusfar°'"azúcar. cic.i&n ..
monofosfaco-:ícido siálico, o CM P-siálico, a panir de CíP:
En la formación de los disacáridos parricipan glucosil·
cransferasas que utilizan como dador del azúcar su UDPdcrivado. El G\ (P-siálico SC' sinccriz.a en l"l núcleo de las cé ..
lulas animales. micncras que codos los demás deri••ados de
azúcares unidos a nuclcólidos lo hacen en cl ci1osol.
Glur::
ATI'
ADP
G~ucosa.-6-fosfato
T
Aretll CcA
l
'
UTP
Glucosamma-l-fa.lall> ~
;;::::;:===-=:
Fosfo¡Ncomutna)
Gtuccsamina-&.fosf.sto.
Ateb
vansf!!r
~PI
UTP
P?i
\)
/IJ.Ace.tilglucosamina-. 1- -;::::::;:::::=::;;;:- N-Aceb;glucosamina6-fosfaio
Plftltos,kn
¡,E~
N-AceWmanosamina-
v-
+UTP
l-fosfa10
PP
P>rofo!IOI'• 3Y
6-f~fato
t'-
fosfoenolpllt!ValD
P1
kido N-acetllneuramint~
9-fO:S~ato
3
UDP-N-<!Cetilglucosarruna
NAO·
!~
o:«3
UOP-Mace1ilgaJcv.:tosamina
V- H,O
t---p,
Át1do si.ilico.
garg!Jós1oos.
Glucosarrunoglic.anos
gl!COprotelnas
gl1coproteínas
(coodr-0.;inas).
,..... l -23. Esquema de la ruta de biosíntesis de los aminoazúcares y sus derivados.
UOP-Ghxosamina
1
Gfuco.sam1noglic.anos
(p.e¡.• l\epannal
"
qESIJME 1
Entre los hidratos de carbono, la glucosa es el más importante. ya que es el combus·bble por excelencia de todas las
et-lulas. Su degradación puede realizarse bien por vla aerobia. oxidándose completamente hasta CO,. dando lugar a
gran cantidad de energía. bien por vía anaerobia. hasta lactato. en La que la cantidad de energía que se obtiene es baja.
La degradación anaerobi.a. aunque no es rentable desde el
punto de vista energéuco. tiene la ventaja de que se puede
realizar en aquellos tejidos que carecen de mitoc-0ndrias o
en situaciones en tas que el aporte de oxigeno está comprometid-o.
La glucosa debe mantenerse constante en sangre para sersum1nistrada a las células que la requlefen como combustible exclusivo. Et glucógeno constituye la reserva de glucosa en e-l organismo y se almacena de forma 1mponante en
el hígado y et músculo~ Cuando los. niveles sanguíneos de
glucosa caen por debajo de los niveles normales, el glucógeno hepattco se degrada para liberar glucosa. Por et contrario. cuando los niveles de gluco.s.a se eleva.o. se reura de
la sangre y se almacena en forma de glucógeno. La regulación del metabolismo del glucógeno en el hígado se lleva a
cabo. principalmente, perlas hormonas adrenalina y gtucagóo, que son h1pergtucemiantes, y por la rnsulina, que es
hipoglucemiante. a glucógeno muscular se sinteuza en las
mismas situa-c_iones que el9fucógeno hepáttco. Sin embargo. su degradación se realiza para suministrar combustible
al propio músculo. para llevar a cabo la contracción muscular. La regulación de su degradación. en lineas generates.
es semejante a la del hjgado, pero sobre éste no influye el
glucagón. que no ti.ene receptores en la célula muscular
Una vía que sirve para la obtención de glucosa en el túqado
y la coneza renal es la gluconeogénests. En ella se sintetiza
glucosa a partir de precursores no gtucidicos proporciona·
dos por otros teiidos. Esta ruta, junto con la glucóli.sis -que
seria el proceso opuesto-. está muy bien regulada. tanto en
relación con la actividad de las enzimas implicadas como
en la expresión génica. participando en su regulación varias
hormonas y la propia glucosa, entre otras.
Aunque las vías anteriores pueoen considerarse las más
imponantes desde el punto de vista metabólico. la glucosa
puerle -se9mr otras rutas que tienen finalidades diferentes.
Una de ellas es la vía de las pentosas·íosfa10. por la que se
obtien.en pentosas (para la síntesis de nucleótidosf y poder
reductor tpara la sintesis de áci-dos grasos o para eliminar
especies de oxigeno reactivas!. Otra ruta consiste en ta conversión de glucosa en ácido 9lucurónico. Este ácido partici·
pa en reacciones de destoxíhcación y en La biosintesis de
mucopot¡sacáridos~
También otros. azúcares y poliatcoholes son metaboltzados
en el orgaru.smo humano y convenidos en otros derivados
glucídicos de interés biotógico o degradados para obtener
energía.
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foque muy l3dC'CU.ado que h.Jcc f.ícíl su utilinción.
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phosphataSe: role tn n1ctabolism and s.ignaling ln pancrcadc p
R.K, BENDEJl DA. 8 artL\.\f ~·I, fú:N').'DJ..f' PJ, G ·RODWELL
VW. \Vfl t PA. Harpcr's illustratcd bioche-misuy, 28.. <d. Ncw
~.iUR.llAY
York! langMcdinl Books/ McGraw-Hill, 2013.
Libro muy completo y muy .actu.tli:udo, que rcUcion;i U bioqui.mict. hunl.1.na con bs alu:r.aciones p:nológic.u y Li medKin;a mokcul.u_
~nsos DI., Cox ~U.1. L.c:hningct. Principios d e bioquimic:a. 6• c:d.
Barc('lon"a: Ediciones Omega, 2014.
~1antul clásico de bioquimic.i, que proporciona unos conceptos
muy d.:a.ros ele l;u nttJS mn.abólic.is y su rcguUdOn.
5.ull:U' JG. ~foabolism ata Ghmc<, 3' cd. Wll<y-Blackwdl, 2004.
Proporciona un.a visión dd mct.tbolismo muy 3.ntplll. con esqucm.» muy instructivos de W dUtint.1s ruus. y dCKTlbc .ispc:ctos de
.ilgun.u t'nfr:rmcd.xlcs.
S.\..'IOlfZ·~fml;"(A F, VARG.~ M ·l. BloquJ-mica c:s1ruct:ura1 y mctabOlica, 2• ed. Gta.nada: EditoriaJTécnica.AVIQ\/\l. 2015.
Libro de bioqulm.ia que ptt:SCnt:t un.1. \.¡.sión ampli.1 y prcci.s.t del.u
dinint.u. ruus meubólh::-.as y su K"gul.tción.
\VRIGtrr B1., Loo DO, HIJL'i.YAM..\ BA. BioJogy of human sodium
glocosc transport(.rs. Php iol Rcv 2011; 91: 733-94.
En t'Sla revisión ~ hace uru pucsu ;al dude los distintos 1nnsportadorcs de gfuro;,u dependienta de sodio y las funciona como sc:n·
sorn de glucos.a :adjudiod..u ¡¡algunos de dios.
Fibra dietética
4
J. Gálvez Peralta, M. E. Rodríguez Cabezas y D. Camuesco Pérez
•
•
•
•
•
•
•
B
Conocer el concepto de fibra dietética.
Establecer fos diferentes grupos de compuestos que pueden formar parte de fa fibra dietehc.i.,
situándotos en sus principales fuentes de obtención.
Diferenciar los distintos tipos de fibra dietética en función de sus principales características
(solubilidad y iermentabilidad bacteriana•, est.tbleciendo su relación con las propiedades
fisiológicas derivadas de su ingesta.
Conocer las recomendaciones en cuanto al consumo de fibra dietética para una dieta.
• s...1ludable• .
Ruoruir e l papel que desempeña el consumo de fibra en la prevención de enfermedades
digestivas~ como el estreñimiento o la diverticulosis.
~tablecer el papel beneficioso de la fibra dietética en el tratamiento de enfermecL1des
metabólicas, incluidas la obesidxJ, la diabetes mellitus tipo 1 o la hipercolesterolemk1, razonando
los mecanismos involucrados en función de sus distintos componentes.
Conocer el p..1pef de la ingesta de fibra en la prevención de tumOíes, como el cáncer de colon
o de nkln1a, así como los mecanismos que iustiíic:a.rían este eiecto preventivo.
CONTENIDO
INTllOD UC:CIÓN
EfICTOS POTEl«:IAlME'óTE NfGAmo;;
Df IA FIBKA DlfTtrtCA
DEFINICIÓN DE flalU. DlfTÍTJCA
COMl'ONE.'llU DE IA FlllA Dl fTtrlCA
Polisacáridos
Oligosacáridos
ligoina
Tlf"O> DE fl1fllA OJntnCA
Fibras solub les e insolubles
Fibras ferment&lbles y no fermentables
~DB flSIOl.Óc.ICAS DE LA FllUIA
Propiedades cleñvadas ele la solubilidad
Propied,ldes cleñvadas de la fermentación
por bacterias intestinales
I ECO\IEND4C10Sfli SOBIE El CONSUMO
DE FIBIA
.U 'l.ICACIO'IEli TillAPRJTIC.U D E lA fl l.l!l
DIETÉTICA
Fibra dietética > alter.iciones gastrointestinales
Fibra dietélica y obesidad
Fibra dietética y diabetes mellitus
Fibra dietética y e níermed.1d ca.rdiovascular
Fibra dietética y cáncer
J
Bases fisio!ógicas ~ b ioquímicas de la nutrición
INTRODUCCIÓN
En 1997, la revista Nutririott Sdmce Ntws publicó un inte•
rcsanee artículo con e l siguicnre encabC"Lado: .. Nutrición e n
d paleolÍ<ico: ru fu ruro depende de ru pasado. Los genes
humanos, formados durance millones de años de evolución,
hacen mala pareja con las dieras modernas alcamcn rc elaboradas>. Esta publicación concluye q ue d hom bre acrual p resen ta características genéricas similares a las de sus anee-pasa..
dos: sin en1bargo. ha cunbiado radicalmente sus hábitos
diccéricos. ~ (ienrras nuestra dicta era entonces n1uy rica en
legu mbres. frucas y \·erduras, aceualmenee p rcdonÍinan las
prorcínas y grasas de orig<n anin1al. Esros can1bios han consriruido la ha.se: epidemiológica pílfa n:-lacionar numerosas
rnfermedadcs me1abólicas y del apararo digcsr;..., con la fulra
de fi bra en n uestra d icta.
La dieca consu mida acrualmc-ntc en los países dcsa.rrolla..dos contiene poco o ningún residuo, por falca de la necesaria
fibra concc-nida sobre codo e n Jos cereales, Jas verduras y las
fru tas. En las personas aduJras. csra carencia es un facco r de
riesgo. que coneribuyc- al desarrollo de n umerosas enfern1c·
dades. Pero esta ca rencia de fibra es m ucho n1.is peligrosa c-n
la rtiñcz y la adolescencia. ya que va a influir decisivamen te
en la aparición precoz de e:nfcrmc:dadcs g ra\'t':S. con10 la obc·
sidad, la d iabetes, la hipercolcsr<rokmia y otras enfermedades del aparaco d igestivo, corno d estreñimiento crOnico o la
divcrácu losis. D.: hecho, n1uchas de escas c n fem1cdadcs se
inician en la edad pediácrica, aunque por lo general se cxpre...
san clínicamence a partir de la cuarta década d'C vida.
El meno r consumo dc alin1en 1os ricos en fibra puede te..ncr d iversas explicaciones. Así, los alin1cneos pocos elabora..
dos son más baseos. obligan a una masticación más trabajosa
y suelen tener un meno r prestigio social. Además, en d an;i..
lisis del aun1cn10 del consumo de alimen tos de o rigen ani...
mal y cl descenso de los de origen ,·cgcral, hay que añadir,
especialmen te en los niños y los adolescentes~ la aparic,ión en
la telC'\;sión de n1ens.ije.s sobre dctern1inados alimentos de
gran atracción psicológica y social para ellos. Esros son ali...
meneos muy elaborados, con u n alto contenido e n grasas
saeu radas e hidratos de carbono. pero prácrican1enrc carentes
de fi bra d icrérica.
El objeri\'o de este capítulo es prcscn1ar c.I concepto ac..
mal de fibra d ictérica. rus fuenres y las p ropiedades ll.siológi·
cas q ue manificsran los diferentes ripos de fi bra. También se
p recende aporcar una visión general de los efcceos bcncfid°'""
sos del consu mo de fibra para la ..Uud, profundizando en los
mec.anismos por los cuales puede cjerc<'r estos efcceos.
DEFINICIÓN DE FIBRA DIETÉTICA
Hispl<); m 1953, fue el p rimer cicnrifico que rcJlejó por es·
criro el eérmino fibra diceécica, definien do a ésca como • los
constiruy~ntcs no digerible.s q ue se en cuentran en la pared
de b célula \'<gc:ral.., hacit"ndo sinónimos los términos fibra
\-cgctal y fibm dicrécica.
Enrre 1972 y 1976, Burkirr. Trowdl y Painrcr adopran
u n cémúno más amplio de fib ra d ierécica debido a que d ive_r..
sos estudios epidemiológicos cncucnuan una correl-ación
entre d consumo de dcccm1in2dos alimentos no digerib les y
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-<!
la dismin ución de ciertas cnfc:-rmcdadc.s, con10 e l cscrcñi·
n1irnco. la obesidad. la d iabcccs. la enfermedad coronaria e,
incluso, dccerminados cipos de cáncer. proponiendo la concr
cida •h ipó«sis de la fibra diccécica•. Esro Ucvó a Trowdl , en
1976. a proponer como definición de fibra diet éúca d orcmanen ce de los con1poncnccs de la planea que son rcsiscen rcs
a la hidrólisis por las enzim-as in tcsdnalcs h umanas-... Este
concepto engloba a los componenrcs de la pared celular,
como celulosas~ h<"micclulosas y lign ina 1 y a orros polisacáridos prcscnres en las planras. como gomas. mucílagos. celulosas n1odificadas, oligosaciridos pectinas, que son comesri·
b les y resistentes a la dig~ción. El morivo para incluir estos
nuc\·os com poncnecs de las p laneas se basaba en las propic·
dadcs fisiológicas arribuidas a la fi br> dictérica. pero no ne·
ccsariamen t<' a su similirud qu ímica o su situación cn la pared celular.
En 200 l . la Amurcan Assocüuion ofCerro/ Chemin am plió
aun más el concepto de fibra d iecélica: • La fib ra diecérica es la
parte comestible de las planras o h idratos de carbono análogos que son resisten tes a la digestión y la absorción en e1 fn ..
rcscino delgado, con completa o parcial fcrn1cntación en el
inccsrino grueso. La fibra dietética incluye polisacáridos. oli~
gosacáridos. lignina y suscancjas asociadas de la planea. Las
fibras diccécicas pron1ueven efectos beneficiosos fisiológicos
-como el laxanrc-y/o atenúan los n iveles de colesterol y/o de
glucosa en sangre-•.
Los aspccros más im pomn[cS de esca definiciOn son los
siguientes:
r
1. • .. . es la parte comcsciblc ... • : ob\•iame:nee. para que
un con1poncn cc de los alimen tos pueda ser pane de la dicta,
debe ser comestible.. Se indica •:la parcC.ff, ya que puede ser
una porción de un alimento completo o u n producto de un
alin1enco.
1. <1. • •• de plantas . . .•: clásicamen te, Ja fibra dictétici ha
sido considerada de origen vegetal.
3. • . .. o hidratos de carbono análogos . . ..: los a nálogos
cscrucruralc:s de los hidratos de- carbono que constiruyen
parte de la fibra dietética han demosrrado prcscn mr p ropíc·
dadcs fisiológicas similares a los naruralcs. Estos se producen
dur.1.nte el procesado de los alimentos b ien por n1écodos q u i...
nlicos o físicos, b ien por sinrcsis dirigida.
4. ..... q ue .son rcsisren tcs a la digestión y la absorción en
el intestino delgado humano ... •: la n:sisccncia a la digestión
es la clave que tienen cn com ú n los d iferentes tipos de fibra
d ietética.
5. " ... con ferme ntación completa o parcial en e l in ces·
tino grueso .. . •: algunos de los efeceos beneficiosos de la
fibr.t están relacionados con su capacidad de fermentación.
Ésra desem peña un papel básico en el control del rránsito
imcsrinal y la regulació n dd p H dd colon. y. flnal meme,
como consecuencia de la ferme ntación, se p roducen su b ..
produccos con im porcanec-s cfeccos fisiológicos.
6. • . .. incluye polisacáridos .. . •: los polisacáridos. como la
celulosa y la hcmicdulosa. son la parte fundamental de la f¡.
b ra diccécica. Para muchas fibras, el gran ca.maño molecular
de fa celulosa les da la apariencia fib rosa que jusriflca sus
nom bres. Para orras fibras dieeiricas. los polisad.r idos -como
los ~...glucanos- les con fieren las caracrcrliticas gclarinosas
CAftl\.'LO
Fibra dietética
4
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
de las fibras solubles. Todos los polisacáridos no digeribles
son poliglutosas, como la celulosa o los fl-glucanos; polifrucrosas. como la inulina~ heccropoHmcros. como los ara ..
binoxilanos y las arabinogabcwm, o análogos de los hidratos de carbono.
7 .... .. oligosacáridos ... •: .son polisacáridos de cadena
corca con una cxcensión de polimerización entre 3 r 1O uní ..
dades. Prcseman algwtas de las propiedades fi.siol6gicas de
los polisaciridos más grandes, motivo por el que se incluyen
en esta definición.
8 ..... .lignina...•: aunque no es un polisacárido pe_r se,
<S!:Í unida de forma incrincada a los polisacáridos de la fibra
en los alimt"ncos e incrt'mcnca la rcsi.sccncia a la digcsción.
9. ... ... y susrancias asociadas en la planea .. . •: las ceras, la
curina y la subt"rina son derivados de ácidos grasos no dige..
riblcs. que, como la lignina, csrán íncimamcnct" unidas a los
polisacáridos de la fibra diccédca • .t menudo sirviendo de
pucncc de unión enrrc otros componen ces e incremcncando
la resistencia a la digesdón.
1O. " .. Las fibrJS dictéricas promuC\<cn efectos bcnefj.
ciosos fisiológicos... .. : una de las caracccrísricas de la fibra es
que prcsenca efectos positivos para la sa1ud.
11. • ... corno laxante ... •: la laxación es un efecto fisioló·
gico muy imponantc que n:sult.J. de un incrC'n1enco de la fi .
bra en la dicta en sustitución de otros componentes. Es un
C'Íocro fisiológico casi garancizado y proporciona una scnsa..
ción posirivJ a los individuos que consun1en fibra diet¿üca.
12 . «•• • y/ o . .. •: el uso de ...v/ o .. incluido en la definición
hace rcfere~cia a que no coda; las fibras prcscncan codos los
efcccos beneficiosos, pero se puede: esperar que pre.scnccn. al
menos. uno de ellos.
13. • · .. accnúan los niveles de colesterol y/o de glucosa
en sangre•: el c¿rmino atenuar, en un conccxco cicncífico,
signiflca ajustar una variable a nh·elcs convcnienccs o redu..
cirla a niveles deseados.
COMPONENTES DE LA l'IBRA DIETÉT'CA
Los principales componcnccs que se pueden incluir en el
concepto de fibra diccCtica. en cl sentido más amplio. se re·
cogen en la tabla .. J.
iahta ,t. t ~ Pnn1C1 pales ccnsUtuyante-s .ae la nor.a
d19re11c•
Polisacáñdos
Celulosa
Hemlc.elulosa
Pecunas
Gomas
Mucílagos
Potifructosas
Análogos dt hidratos de carbono
Dextrinas no d19er1bles
Maltodextrinas resistentes
Poúdextrosa
Meci\celula.;a
Hidroxipropilmetilcelulo;a
Almidón resistente
Hidratos de carbono sintébcos
Oligosacáridos
Inutina
• Fructootigosacáddos
• Gatactooltgosacáridos
Derivados no hidratos de carbono
Lgruna
Ceras
Fitatos
Cut1nas y subennas
Compuestos pobfenóúcos (taninos!
de celulosa. Una proporción mayoricaria dd salvado de los
ccrc-.tlcs es celulosa.
Al ser la celulosa un polímero polihidroxilado, puede cstcrificarsc, y hacerlo fádln1cn1c, obceniéndosc derivados se~
misincéticos. que modifican algunas de las propiedades de la
celulosa. an1pliando de esca forma sus :iplicacion<:s. 1-\sí. la
csccrificación conduce a polímeros hidrosolublcs- con nume..
rosas aplic.:acioncs tecnológicas: metilcdulosa, ccücclulosa.
propilcdulosa y carboximetilcdulosa. En cscos componen·
ces, la hidrosolubilidad depende dd grado de susciruci6n de
los hidroxilos dd polimero origin:il, formando la mayoria de
ellos soluciones muy viscosas al ponerse en concacto con el
agua. Algunos de cscru análogos, como la mctilcdulosa o la
hidroxipropilmccilcclulosa, se incluyen demro del conc.-pco
de fibra como análogos cscruccuralcs de los hidracos de car·
bono.
llolisacáridos
Hemicelulosas
Celulosa
La celulosa es un polisacárido lineal formado por unidades
de o-glucosa (basca 10 .000), unidas por un enlace fl-1,4.
E.xistcn abundanrcs pucnta de hidrógeno que se establecen
de !Orma intrncarcnaria e intcrcaccnaria, lo qu<." conduce a
una organización de las c:tdcnas en miofibriHas y Hbras, for..
mando csrrucruras criscalinas muy csrablcs. Esca disposición
cscruccuraJ, junto con su c:on1posición química. cxpJica las
propiedades de la celulosa, desucando su carácccr de insolubilidad en agua.
Es el compuesto más abundancc de las paredes celulares
de las plantas. de ahí su importancia cuantir.ttiva c-n el con ..
junco de la llbr•. En general, las verduras, las frucas. lru fru.
tos secos y los cercalt"S a.portan cantidades muy imporc2ntcs
Las hcmicdulosas son polímeros más pcquenos que la celulosa (50-2.000 residuos). fo rmados por di»crsos cipos de
azÚcuC'S y con cstrucrura ran1ificada. Por lo canco. se difercn...
cían de la celulosa en d camaño de la molécula. en d cipo de
sus monón1cros -que en la celulosa C'S sólo glucosa, mientras
que en la hcmicelulosa, además de glucosa, hay ouos tipos
d<." azúcares- y~ finalmente, en su esrrucrura espacial, siendo
en la celulosa lineal y en las hemicdulOS3S ramillcada. Aun·
que las hcnlicclulosas son muy heccrogCncas, pueden cs11..
blccersc dos grandes grupos:
•
Hcmicclulosas neurras, formadas por pcntosanos de ara ...
binosa y xilosa y por hcxosanos de galaccosa, manosa y ~
glucosa.
a&
• Hcmicelulos:u ácidas. donde ap:ucccn los ácidos g;ilacru·
rónico y glucurónico.
Las diferencias químicas corre ellas, cspcci31mcncc la pre..
scncia de grupos ácidos y la cscrucrura molecular en conjun·
co, hacen quC" los dos cipos de hcmicclulosas rengan difcrcn·
ces propiedades físicas y químh:as y. por lo canco, disrinros
efectos fisiológicos.
Se encuentran a.socia<has a la celulosa como c.onsciruycn...
ces de las paredes celulares. Este hecho es n1uy inccraanrc. ya
que ambas su.scancias forman parte de la cubierta externa (lo
que consciruyc, fundamcmalmcme, el salvado) y. por lo can·
ro. el aporte en fibra \"'a a ser muy difcrcncc en función del
grado de cxrracción de la harina, cuando se mara de pan u
ouos derivados de cereales. De ahí la imponancia de los ali·
meneos inccgralcs. en cuanto al apone diario de fibra.
lndepcndiemcmencc de rn:u hcmicelulosas que se ingie·
rcn con la alimcncacíón habitual, pueden incluirsc orras. que
se obticn<"n de fucnlcs vegcr.tles y que 5C' utiUzan con fines
terapéuticos o incorporadas en productos alimenticios in ..
dusrrialcs. dada su capacidad gelificame. Emre ellas descacan
las siguientes:
Glucomaruinos. Son polímeros en los que d 20- 50 % de las
tLnidade.s de o--n1anosa de la ctdcna S<' encuentran reemplaza ...
das por o-glucosa. L:u uniones imerosidicas son ~- 1.4; pue·
den tcnC'r V;.tfias o-.manosas conciguas, pero las glucosas pcr...
man<.'ccn aisladas. Se disuelven en agua, formando soluciones
muy 'tÍ.SCosas.. Son constiruyentcs de las hemicc:lulosas parie...
ta1cs, y son &ccuc:ntcs en los órganos subterráneos de: diversas
Monococilcdónca.s. obteniéndose fundamcntaln1rntc de los:
rubérculos tic Alnorphophalm rivim, variedad Konjac.
Goma de algarrobo o goma de carauba. Está constituida por el
albumen de bs scmilbs del árbol .tl!?'robo (Cm11onia ¡j/j.
qua). No es conceprualmentc una goma, ya que no sc obtie ...
n<" de una c..-xud.ación debida a un traun1atisn10. E.stt" políme...
ro está formado por el encadenamiento dc f3· f>.manosas
unidas en 1....4. con ramificaciones latcralcs de una sola uni~
dad de O.· D.-galactosa C"n uniones a . . 1.6. Se calcula una n1cdia de una unidad de irgalactosa por cuatro dc o.-manosa.
La goma de algarrobo se solubiliza parcialmcme en agua fría
y casi coe>lmemc m caliemc (80 •Q , dando, al enfriarse,
disoluciones seudoplás<icas de gran viscosidad que soponan
variaciones imponamcs de pH (3- 11). En ccrapéurica, la Ju.
rina de algarrobo se asocia a b aleurona de girasol y de arroz,
constituyendo una preparación absorbcncC' propucsca <.'O el
cratami<"nco sincom-3tico de las diarreas de los lactantes l' los
niños pcquc'ños. También se ha utilizado como coadyu"~ntc
cn rcgÍm<'ncs de adclgazamicnco.
Goma guar. Se obc:i cnc por triruraáón dcl albumen de las
scmill:u de Cyamopsis tel'l'ago110/o/,w. Como en el caso amcrior. can1poco es una goma aurénrica. También C"S un ()..ga..
laa°"°"'manano, formado por el cncacknanúcnro de ~D­
ma.nosas unidas en 1.4 con r:uniflcacioncs larcralcs con una
sola unidad de (l-D-galactosa. en unión 1-6. La diferencia
con la goma de algarrobo reside en que la relación r>ga·
lactosa/L>manosa es de. aproximadamente, un ntcdio. La
goma guar es un polvo de blanco a amarillento, práctica..
n1cntc insolublc en disolvenccs orgánicos. pero que da con el
agua soluciones de viscosidad variable. Estc gJ.lactomanano,
como ocras fibr:u solubles. es muy urilizado por los cspccialisras en nutrición en la composición de rcglmcncs destina~
dos a diabéticos y en pacicncc.s con ni\·clcs elevados de coles-tero). para procccción de enfermedad cardiovascular.
Pectinas
Las sust.anci3s péccicas sc pueden dC"finir como un grupo de
polímeros consuuidos sobn:- maos de ácido a ..galaccurónico
unidos en 1-4 a arabinanos y galaccanos. La csrrucrura del
polímero varía según el origen bocánico, pero también cam..
bia para una misma fuente. según d csradio de desarrollo.
Estos polisacáridos se localizan, principalmente, en la lanú·
nilla media de la paced de bs caubs vcge<alcs, donde se asocian a la celulosa y las hen1icelulosas. por enlaces de narura..
IC"Za no preci.s.1.cb. Las JXCrinas incorporadas C'n los alin1entos
naturala son, junco con la celulosa y las hcmicc1ulosas, los
tres componC'ntcs mayorirarios de la fibr.t alimcnt.aria.
Las pectinas son, sobre codo. abundantes en frutos inma.4"
duros. En p rincipio , son insolubles.. lo que asegura cierta rig:i ..
dcz de los ccjidos. pero durante la maduradón se degradan a
azúcares y ácidos~ sitndo c.sra degradación uno de los meca...
nisn1os por d que se producc cl rcblandccimicnco de los reji ..
dos. Las pectinas se extraen a parcir dc los desechos dc limones y manzanas obcC"nidos C"n la fabricación dc zumos de
frucas. L.u disoluciones de pectinas son muy viscosas y su
componamicnto es scudopl:ísrico. debido a que los grupos
carbo:úlicos libJXs se ionizan. por lo q ue las moléculas se re·
pelen, adquiriendo una conformación cxtt.ndicLa, que pcr..
mite que sean fuertemente hidratadas...
El interés fundamcntal dC" las pectinas en nutrición sc
debe a sus carac<crÍsricas de • fibra soluble.: al absorber agua
constituyen una prcparación cspcsantc del contenido gás..
rrico y regulador del rráruito inccstinal. Por otra parte\ al
Ícrmcncar con bastante rapidez, fu_\·orccC"n el crecimiento de
una microbioca saprofita más apropiada. aumentando así el
volumen fccal. Por ello~ se urHizan en el rraramienco sintoniático de las rcgurgicacioncs del lactance y en las diarreas.
En dietética, la utilización regular de pectinas ha demostrado su eficacia en e) control de la colcs1ero1emia y la prc,•cn..
ción de cnfcrmedadcs cardiovascularcs, como ocurría con la
goma guar.
Gomas
Las gomas son polisac.;iridos complejos. siempre hC"tcrogt..
neos}' ramificados. quc concicncn d i\'Crsos azúcares neutros
y ácidos urónicos, quC" pueden cscar mctilados: o acctibdos.
Flurcn al cx<crior del \'cgccal y. en general, se consideran que
rcsulran de un tr:iun1arismo (aunque la goma de rragacanto
sc almacena antes de cualquier agn:-sión). ProviC"ncn de la
trasformación de polisac:iridos de la pared celular, pudiendo
incluso proceder del almidón. Aunque se haya posmlado
qu<.' son la manifc:scación de una adapl:lción a la sequedad,
su presencia C"n especies dC" loc.alización scpcentrionaJ tiende
a invalidar esta hipótesis.
Fibra dieféhca
La mayoría de las gomas se disudvcn en agua. formando
disoluciones viscosas. Son insolubles en disolvcnccs orgáni...
cos y se solid ifican por de,sccación.
Se incluyen en esce grupo componentes que no suelen
ingerirse con los ahmcncos narurales, sino que son el exuda..
do q ue fluye naruralmcncc o por incisiones del tronco y las
ramas de di,·ersas planlJS. De cnrre las ruvcrsas gomas. des..
cacan las sigu icn ccs:
•
Goma a rábiga, q ue se obácne de las acacias (Acal'it1. sene..
g.d).
• Goma de traga.canco de rU-tragaJus gununifer.
• Goma csccrcuHa de Stenulia tome11toY1.
Las gomas arábiga y de tr.tgacamo, debido a su rdacfi'2
clificulcad de obccnción , son poco urilizad:u por la induscria
agroalimencaria, aunque su u.so cscá autorizado com o agcn ..
ces c:.spcsantcs. Se c."mplcan en fu.rmaco1cc nia con10 cstabill·
zanccs y gdi.licamcs.
La goma de c..s.ccrculi.t, inicialmente introducida como
s ucedánea de la goma de tragacanro. t iene numerosas ven ...
cajas q ue juscifican el amplio e m p ico q ue se hace de d la en
farmacia. i\.sí. forma dispersiones viscosas q ue se hinchan
fue rtemente. es no Ícm1encable y no se absorbe n i se degra·
da. Por estos n1ocivos, cscá indicada en d cracamicnto s i neo·
márico del cscn:ñimicnco, sola o asociada a otros principios
activos, y se propone como coadyuvan1e en regímenes rest rictivos en el curso de cratamiencos de obesidad.
Mucilagos
Son polisacáridos com p lejos en cuya com(XlSición entran, al
igual que e n las gomas, azúcares, como arabinos.a. y n1an o.s..a.,
junco con ácidos urónico.s,. espccialn1cn1e ácido galacruróni...
co. Son consciruyen cc-s celulares norma les, prccxisccn rcs en
formaciones hiscológicas especializadas (células o canales) y
frccucn cc:s en c:I ccgum enco externo de las semillas. Son
agenccs de recc-nción hídrica, q ue desempeñan u n papel muy
im porC:lnte c--n La gcrn1inación. También se han cn conrrado
mucílagos en las raíces y las hojas de diversas especies vcgccales.
Enrrc las p rincipales fue n cc.s de obtención de mucílagos.
cabe destacar las siguicntcs:
Diversas especies dd género Plamago. Las más rcprcscnca·
civ2s son la ispáguLt (Pla11tago Ol'ata) y la zar.i¡;arona o Psy·
/l;um (P. psyUum y P. armana). Las semillas y cucículas de
estas especies han sido, c.radi-cionalmc:nre. u cilizadas por sus
propiedades laxances, debido a los mucílagos que concie·
nen.
• Las Hoces de malv2 (Malva JilmtrJ.S) y la raíz de alcea
•
(..¡/1/uua oflm1alis) .
• La semilla del lino (Lin11111 usitati:ssi11tu11).
Algunas algas constituyen cambién un a fuente: muy im ..
portan c< de polisacáridos ácidos, que cs.truauralm en te se
pueden englobar en el concepco de mucílagos. Una de las
característ icas de las algas cs. la formación de calos complejos.
q ue son aglom eraciones de células fn::cucnrcn1cnte poco di-
fercnciadas, llocibks y desproviscas de lign in:1. La macriz que
conciene a las células de las algas es glucídica y los polisadri·
dos que los constituyen son polímeros capaces de formar
geles, para la adapcación al medio marino. ya que necaican
más ílcxibilidad, a clifm:ncia de lo q ue ocurre en los vegeulcs ccrracrcs. Los principales cipos de polisac.íridos proce·
dences de algas son:
• Acido algfnko y algiC1'1 cos, elaborados por distincas espc·
cíes de las Fcoflccas (algas pardas), como Laminarüi digi·
tata, Laminaria hyprrborra, Marroryrtis pyrifua, F11cr1S st·
fTillUS y Furus lniroios11.s.
• Carragcnanos y a gar·agar, polímeros de galactosa sulfaca da elaborados por algas de la clase Rodofkcas (algas rojas). desC2ctndo Cho11drus crispus como fuence de carrage·
nano y difm:nces especies del género Gelidium para d
agar·agar.
Los mucílagos son fib ras solubles que, una vez arr.údos,
poseen una gcan capacidad de fom1ac geles.
Almidón resistente
El almidón se encuen tra discribu ido ampliamencc- en cubér·
culos como la pa12ta, en granos y semillas, en un gran nlame·
ro de frucos y c."n los rizonta.s de: muchas plantas. En u n p rincipio se pensaba que la cocalidad dd almidón ingerido se
disociaba y se absorbía a lo largo dd aparaco inccsónal. Escudios posccrio= han dem osrrado que al menos d l O del
almidón escapa a los procesos de digcsción. El alm idón rcsis·
cencc se define como la suma de almidón y produccos de su
degradación que no han sido a bsorbidos en d imcscino delgado de individuos sanos.
Exisren diferentes factor~ q ue hacen que el almidón sea
resisccn ce a la ct..a milasa hu m ana:
º•
Forma ñsica del alimento. Existen alm idones que. por su localización e n granos y sem illas poco n1olidos-como la paca...
ta. d p látano y cl salvado- o por estar e n alimentos amilá..
ecos de gran densidad -com o la pasea-. hacen que sean
inat:tcablcs en su toralidad po r las enzimas digc:scivas.
Proceso de retrogradación. Al calentar d almidón en presea..
cia de agua, puede producirse un.a disco rsión de las cidenas
polisacarídic~ adquiriendo una conformación al azar. lo
q ue provoca hinchamiento del almidón y engrosamiento de
la m arriz envolven1e, p roceso conocido com o gelacinización.
En c:stas circunscancias, e l almidón gclarinizado es F.icilmen ..
ce atac.ablc por las enzimas: sin embargo. al enfriarse~ co-m icnza u n proceso de rccrisr:iliz.ación -dcnon1inado retro..
gradación- muy rápido para la anülosa y lenco para la
amilopcct ina, siendo este úhin10 fcnómeno responsable-. por
ejemplo, del cnd urecim ienco dd pan. Esca ú lcima fracción
constituye la fracción mayoricaria del almidón rcsiscente de
los alím en cos precocinados, can abundantes en los p rocesos
1ccnológicos y culinarios q ue norm almc:n cc se p ractican.
Factor es extrínsecos. Estos fuccorcs. com o por ejemplo la
masticación, determ ina n Ja accesibilidad d<I alm idón conteni-..
llJ
J
Bases fisiotógicas y bioqw'm1cas de la nutriclÓn
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~,
do en cscrucruras rígidas. el ciempo dnr.ínsi•o desde la boca al
íleon terminal. la conccncración de :unilasa en el inccsúno o la
presencia de otros con1ponentcs alimentarios que pueden re·
(Tas.'lr la hidrólisis enzimátka
Es dificil cuantificar cuánto rcprcscnca d almidOn re.sis..
cence en c.I conjunto de la fibra alimentaria. puesto que de..
pende de muchos facwrcs, depcndiemes •an•o de los ali·
mcnro.s que se lngieran (el plátano puede tener hasca un
90 °o) como del cipo de cocinado, ya que los alimemos pre·
cocinados presentan mayor cantidad de aln1idón. Esrudios
rccienccs apunt:m a que la canád:id de aln1idón que alClilza
el inrenino grueso puede ser de 5- l O gi'día.
El almidón resistente se con1porta en el colon con10 un
susrraco imporunrc para la Ít'rn1encación bacteriana colóni...
et, con lo que puede: aportar los beneficios derivados de ésca~
Obgos~cáridos
E.'tisten dos ápos de oligosac..iridos de in1ponancia en la in ..
dusrria ilimencaria: fructooligosacáridos (FOS) yga!accooli·
gosacáridos (GOS).
Los FOS n1ás intportanrcs son l -ccscosa. aistosa y &ucco..
silniscosa. constituidos por una molCcula de SJcarosa y una.
dos o eres de fructosa, rcspccri,-amcnrc. Se cncuencran en
procluccos de origm >-cgetal. como la cebolla. la alcachofa, el
comacc y la rcn1olacha. En la industria alimentaria, se cm·
pica un produno aislado de csc úhima par accion de la
fTucrosilfuranosidasa.
En los GOS. se une una molécula de Lactosa. también en
el.is.posición lineal. a ruacro ga.laccosas. Son componcncn
presentes en la leche de \'aca, obccniéndosc induscrialrnc.ntc
a partir de la laccosa mediante una trarugalactosilación con
una l\· O-galactosidasa.
Además de FOS y GOS, cxi,.en mros oligosacáridos que
se ingieren con diferentes alimentos. como la inuUna (cef>o...
lla\, la rafinosa, la ,·crbascosa y Lt cS[aquiosa, que se encuen·
rran fundamcnraln1cnte en las legumbres~
A los FOS se les a•ribuye un imponan<e efecto favorece·
dar del crccimienro de las bifidobacterias. ya que pueden ser
degradadas por ¡l-oxidasas que pmducen escas bacccrias, y
no lo son por las baccerias pa•Ógenas, como &hericbia coli o
Clos"idium pnfri11gcm.
Lignina
Las ligninas son macromolCrulas. con elevado peso molecu-..
lar. que rcsukan de la unión de varios alcoholes Ícnilpropili·
cos (cum2rílico. coniferilico y sinapílico). B acoplamienco
alcatoñzado de estos radicalc:-s da origen a tLna estructura
cridimcruional. de polímero amorfO. que es muy caracterís'"
ríe.a de l.is difercnrcs lignin;as. F.s el polímero narural más
complejo en relación a su cscructura y hcterogeneidJ.d. por
lo que no es posible describir una escrucrura definida.
La lignina realiu múlciple.s funciones que son esenciales
para la vida de las planras. Por ejemplo, desempeña un im·
ponanrc papel en el cransporre interno de agua, nurrienccs y
metaboliws. La lignina •ambién proporciona rigidez a la pa·
red celular y acnia como puente de unión enrrc las células de
Ja madera, creando un material que es notablcmc:ntc rcsis~
tente a los impactos, las compn:sioncs y las flexiones. Por
último. a in1port:11ltc señalar que b lignificación de Jos tejí·
dos permite resistir el ataque de los microorganisn1os, impi·
dicndo la penetración de las enzinus dcsrrucdvas de Ja _paced
celular.
A pesar de no ser un poJisacárido. como se cncucnrra qui·
micamenre unidt a bs hemieclulosas de la pared de la célula
vegetal y dado que colabora en algunas de las propiedades
fisiológicas gascroincestinala.. se incluye en el c-0ncepto de fi..
bra dietética. ~o obscancc, la lignina es un compon-encc ali ·
n1c-ncario ntenor, hasra el punco de que la n1ayor parce de los
;tlimcntos que ingiere el ser hun1ano c.scin en estado no ligni·
ficado, siendo la única acepción los cereales de grano encero.
Las Ggninas son polímeros insolubles en ácidos y en álca·
lis fuertes. no .se digieft':n ni se absorben y tampoco son ata·
cadas por la microbiora del colon. Es<o hace que d proceso
de lignificacion afec<e norablememe a la digestibilidad de la
fibra. En este sentido, la cantidad de lignina, que aumenta
de manera ostensible en la pared celular como consccuenc.i a
de Ja maduración, hace a i:scos alin1encos re.sistenrcs a la de·
gradación bac<eriana y reduce la digestibilidad de los polisa·
cáridos fib<0sos.
Una de las propiedades más imen:sanres de la lignina es
su capacidad de ligarse a los ácidos biliares y ouos componentes orgánicos, como c.I colcstcrol, rc1rasando o disminu·
yendo su absorción en el intestino ddgado.
TIPOS DE FIBRA DIETETICA
Las diYersas fibras >e diferencian por las discintas caractcrís..
cicas que las definen y que han ido ampli>.ndo su concepco.
En cscc scncido, las fibras se podrían cncuadf:II en función
de su composición quíntica. su siruación en la planta o sus
propiedades fisicoqufmicas. De manera general. las fibras se
suden clasificar en funcion de dos de sus propiedades, que
son responsables de la mayoría se sus beneficios fisiológicos:
comportamiento en contacto con el agua y capacidad ele fer...
mcmabilidad.
Fibras solubles e insolubles
El con1portamienro de las di.sánw fibras <'n relación con el
agua es muy diverso y depende de muchos factores, entre los
que dcscacan los siguientes:
• Los grupos hidroxilo prcsemcs en la fibra, que establece·
rán puemes de hidrógeno con las moléculas de agua.
• La presrncia de grupos carboxílicos. que permitirá inte·
raccionc:s iónic:is mis fucrrcs a trav<s de su unión con
iones metálicos y, de éstos, con el agua. Esta unión. adc ..
más. fu"'orccerá la oricncaciOn de las moléculas de agua.
• La csrrucru.ra tridimensional de los polímeros, lineal o
más o menos ramificada. que pcrmicirá Lt acumulación
de agua en la ma"iz de b fibra.
Debido al diferente comporcan1icnco c:n relación con el
agua. se habla de fibras solubles y fibras insolubles. condicionando de forma intponancc sus efectos fisiológicos.
Fibra dietética
4
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Las fibras solubles en conrac10 con el agua forman u n
Rticulo. dondl" ésta queda atrapada, originando .soluciones
de gran viscosidad. Son fibras con elevada capacidad para
Rtt'nl"r agua. entre las que dcs1a.can Jas pectinas.. algunas he..
micelulosas, las gomas, los mucílagos y los polisacáridos procedentes de alg;is. La capacidad gelificante c.s la responsable
de m uchos de los cíceros fisiológicos de la fibra, como la
disminución de la glucemia pospandrial o la acenwción de
los nive:1cs plasmáticos de colesterol.
Las fibras insolubles se c.u.1cterizan por su escasa capaci ..
dad para formar soluciones viscosas. En contacto con el
agua. las fibras poco solubles -como la celulosa. d i,·crsas he·
micclulosas y la lignina-- pueden re1cner agua, aunque esta
capacidad es siempre menor que en d caso de las fibras solu·
bles.
Para u na n1isn1a fibra. algunas características 6sicas puc·
den influir en la capacidad de e>ptar agua; así. por ejemplo,
es muy importante el tamaño de la parácula ing<rida. El
salvado de trigo flnamcmc molido capta un 26 % menos de
agua q ue e l no molido. Por úlámo, es incc-rcsan1e resaltar
que la recenciOn hidrica que presentan muchJS fibras i11 vil'O
puede verse afectada por los procesos de •Cementación que
pueden sufrir en el in1cscino gnleso.
Así, las fibras que contienen con1ponentcs insolubles..
com o la celulosa y la hen1icelulosa. con menor gr;1.do de n:·
tención acuosa inicial. tienden a tener un mayor cfcxto sobre
la rccención fino] de agua y. por lo ramo. sobre el peso fecal.
en comparación con las fibras solubles. La razon dt' este he ..
cho. aparcntcn1c:n1e paradójico. radica en que l::1s fibras solu·
bles q ue retienen n1ás agua en los scgmcnros disenivos ini ..
ci.ales son ferme ntadas por la n1icrobiota intestinal. con lo
q ue se produce más masa bacteriana que con1ribuyl' a la
masa fecal, pero desapareced agua que retenían. Por el con ..
tracio, h fibra insoluble es mucho menos atacable por la mi·
crobioca. contribuyendo decisi\.-amente a los conccnidos fe...
cales por e l residuo no digerido y el agua retenida. a unque en
principio esta úláma es menor, comparatÍ\'3.Jl\ente. con la
que retenía la fibra soluble. En escc sentido, el salvado de
trigo. rico en celulosa y hcmiccJulosa no .soluble, aumenta
mucho d residuo no cligcñdo. mientras que la fibra de hutas
y verduras y ouos polisacáñdos solubles fcrmcmon en gran
proporción, dando lugar a u na n1cnor masa fecal. aunque
prodU2can u na gran masa bacteriana.
Fibras lennent:ables y no !ermentabtes
La fibra d ietérica llega al intestino gruc.so de fo rma inaltera·
da. Aquí, a l contrario de lo que ocurre con las enzimas digcs·
ch,.as hununas del in1cs1ino delgado, las bacrerias dd colon.
con sus numerosas enzimas de ~ran accividad mecJbóHca.
pueden dig<rir en mayor o men';,r medida la fibra. dcpcn·
diendo de su coa1posi<:ión química y su c.struc1ur.t.
El ciego c:s un recep1áculo donde se almac.cnan las heces
dura.ore un cierto cien1po y donde: las bacterias intcstina)cs
degradan la fibra consumida. Escas reacciones son can in tro·
sas que el valor dd pH descien de bruscamcmc de 7·7 .5 a
6-6,5 y la tempcrarura sube alrededor de 0,7 •C. Las mol<·
cubs complejas son dcsdobl.ulas a hcxosas, pcmosas y alcoholes que ya no pueden ser absorbidos en el intestino grueso.
siniendo de sus-rralo a ocras colonias bacterianas que las de..
gradan a hidrógeno. nterano y dióxido de carbono. rcspon ..
sables de cierto grado de fhtulcocia, ácido láctico y. sobre
todo, ácidos grasos de cadena corta. coruáruidos principal ..
menee por acl"tato, propionaro y burirato. En estos procC'SOs
se produce gran cmrid<td de energía, que es aprovechada por
las bacterias q ue n:aüzan esta Íl"rmentación4
Los sustratos fe rmcn cativos que u cüiza la n1icrobiota inlcs.t in.a.l son los distintos tipos de polisacáridos que componen la.
fibra, así como los hidratos de carbono solubles malabsorbi·
dos en el intestino delgado, como la lactos.i y la ITuctosa, y los
h idratos de c.arbono endógenos, como las mucinas y bs glicoproteínas dl"l intestino grueso.
Todos los tipos de fibra, a excepción de la lignina, pueden
.s<r fi:rmen rados por las bacterias intestinales. aunque en ge..
ncral las fibras solubles lo son en mayor camidad q ue las
insolubles. Así. las pectinas. las gomas o los muC11agos tien<n
un grado de fermenrabilidad del 80-95 • o, mientras q ue en
el caso de la celulosa es dd 15· 50 %.
En fu nción de la fcrmcnración bacteriana. la fibra puede
dividirse l"n:
Abras no fermentables (< 10 %1. Entre- ésras destacan fibras
insolubles. como la lignina, )' algunas fi bras solubles, como
la c.arrJgcnina. 1a metilcclulosa y la carboximecilcelu losa.
Abras parcialmente fermentabl es (10-70 %1. Dc:sc:1can las
fi . .
bras insolubles ricas en celulos.'14 También se incluycn. en
cscc grupo, algunas fibras solubles. como d og.ir, y otras fi.
bras parcialmente solub les. como las semillas de PlanttJgo.
Fibras fermentables (> 70 %). Escán constiruidas siem pre por
fibras solub les ricas en hemicelulosas (goma SU"'· glucoma·
nano) o ricas en ácidos glucurónicos (pectinas o algunas go-mas).
En la accualidad. cx.is1c- un consenso general al afirn1ar
q ue los electos de la fermentación en el colon de la fibra
dietécic.a son impn:scindible.s para el buen funcionamicnco
del aparaco digesúvo, y que su ausencia puede producir alrcr.tcioncs de con.secuencias importantes.
PROPIEDADES FISIOLÓGICAS. DE LA FIBRA
Como se ha indicodo ames, las p ropiedades fisiológicas de la
fibra d icrérica se basan, fuadamcncalmcmc, en dos de sus
características •flg. 4- l ):
• Solubilidad en agua.
• Capacidad de ser ferm entadas por las b.acteri:u intestina..
les.
Propiedades derivadas de la solubilidad
Las fibras solubles, debido a su elevada capacidad de retener
agua. rápid3m l"nce forman soluciones viscosas o geles. cuan ..
do S< combinan con agua. Por el concrar io, las fi bras iruolu..
bles o poco solubles van a actuar como una esponja• , dl"
forma que (1 agua queda f( tcn icla en su macriz estructural,
formando me-Lelas dc baja \'iscosidad. En consecuc-ncia. la
J
Bases fisíológicas y bioquínucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
FIBRA SOLUBLE
ESTÓMAGO
FIBRA INSOLUBLE
l Vacfam1ento gástnco
f Distensión gástnc.a
Fonnackiil'd..
f Sensación de saciedad
Efect
esponja
sotuciooes viscosas
ij¡elesf
EfECTO FIBRA TOTAL
1 Absorcion,de nutnentes
'(glucosa lpidos)
~
l
COLON
PROXIMAL
.:OLON
OISTAL
R~reión.,ii'é
acidos 1>11iates
Efecto .cpreb.óttco•
t
ba-:ter.a'l.l
tFermertac1ón
1AGCC
J__, empo de tra'lSHC
t
l
l
t
Absorción H2o. Na'"
Prohferación
celular norma
pH luz
mteshnal
ºr•:i !e<"ac.ón de
células tum:ira es
V01urnen :ar.ter do
1nestnal
<c'ect:i laxante)
Fi.ura 4-1. Efectos fisiológicos de la fibra. AGCC: ácidos grasos de cadena cona.
ingcsca de fibra diccérica , ..... a gen-erar un incrcmc-nco c:-n el
\•olumcn de los concenidos luminalcs, con la consiguiente
disccnsión dC' las parcdc:s del cracco gascroinr<:scinal. E1 rcsuJ ...
cado final será la csrin1ulación de Jo.s corrcspondi<:nrcs reíle·
jos que faálitan la sensación de saciedad o que aceleran d
cr.ínsico <le los conce nidos en los inccs-dnos dcls;ado y grueso.
Por otra parte, se ha propuesto que la forn1ación de solu...
cioncs viscosas por la fibra soluble en el estómago consciruyc
el principal fuccor responsable del rccraso en el vaciamiento
gástrico que ocurn:- tras su ingcsta. Además, el maror votu...
men y viscosidad de los conrenidos que alcanzan los seg..
meneos inrescinalcs. junto con la aceleración del rránsiro en
el inrcsrino delgado. dificultan el conracco de los nucrlenccs
con las enzimas digcs[Ívas o con la supc-rficic inccsdna). Escas
acciones pueden ser las responsables del enlcnrccimienco en
la absorción de- determinados nurríc:n[cs, como la glucosa o
d colesterol_ En el caso de la fibr• insoluble, al incremenur
la \•clocidad de tránsito de los contenidos inrcsdnalc.s y al
rercncr con1puesros en su <structura. puede igua.lmcnre \'"ersc
dificu1rada la absorción de nutrientes.
Propiedades derivadas de la fermentación
por bacterias intestinales
La libra es fcrmemada por las bacrcrías colónicas, lo que ori·
gína, en primer lugar, b prolifcracíóu de determinadas poblaciones bacterianas, y. en segundo lugar, la generación de
ácidos grasos de cadena cona (AGCC), jumo con dióxido de
carbono e hídrógcno.
Los c:fccros bcn<flciosos que se derivan dc:I crc:cimícnco
bacteriano put:d.én resumirse en: a) concribuir de forma sig..
nificati\'a al au.m ento de masa t"n los contenidos in1cstinalcs
(de 35 a 50 oO dd •mal); b) incrcmemar la actividad mera·
bóHca bacteriana, lo que favorece la utilización de con1pucs..
tos potencialn1cntc tóxicos~ como derivados riólicos, fi=nóü..
cos o del ion amonio, rc:ducicndo en consecuencia sus
niveles luminalcs. y<) algunos de los componcmcs de la fi.
bra dier¿rica, como el almidón rcsisténtc y los fructooligosa..
cáridos. son fern1enrados por determinados tipos de bacte..
rias de la microbiota bacteriana colónica (bifidobac1erias y
bcrobadlos), que desempeñan un papel fundamemal en d
mantenimiento de la homeostasi.s intestinal, promoviendo
su expansión de forma se:lecciva, lo que consriruye el efCcto
denominado •prcbiórico...
Los AGCC que se forman como consecuencia de la fer·
memación de la fibra (90-95 °o) son, fundamenralmeme,
los síguiemes: acemo (C 2), propíonaro (CJ) y burimo (C J,
en una proporción de 60:15: 14. n:spccdvamcntc, si bien
ésta se puede alter.ir por can1bios en la diera. En n1cnor pro·
porción (5· I O 0 o del coral de le>s AGCC) se producen valcra·
ro (C,J, hcxanoato (C.,) y los ácidos grasos ramificados íso·
buriraco (íCJ e isovalcrato (iC,).
Los •..\GCC prcsenc:an inlportanccs efCctos. que- son necesarios parad buen funcionamiento intcscinal (6g. ..¡...l~. ~-\sí,
son la principal fuente de energía para los colonocitos. sien...
do d burírato d preferido, dado que es merabolíudo casi en
su totalidad en escas células, anees de alcanzar la circulación
porcal, mcdiancc oxidación hasta acctil·Co.!\., que se incoe..
Fibra dietética
--------------------------------------LUZ INTESTINAL
MUCOSA
COlÓNICA
4
HIGADO
Fibra dietética
Obtención de energia
Acetato
Butirato
--
¡ pH
...
•
-m"-:'..:'I
..
¡
ProllferB<iOO
Bifidobaclenas y lactobacilos
(efecto prebióttco)
H~C(lCoA
reductasa
¡ Co •esterol
(-) Er.e.rgia
(-) Absorci<ln Nir y H20
C-) Cceclmtento y diferenciación cclooocttos
(-}Crecimiento de cél ulas tumorales
(-) Integridad de la mucosa
fip1 4·2. Efectos deriv.a:dos de la producción de ácidos 9rasos de cadena corta tAGCCI, después de la fermentación de la fibra dietética por
la macrobiota bacteriana mtestinal HMG-CoA: fl-hidrox1-~·metílglutanl coenzima A. l+ facilita: l-~ mhrbe.
pora al ciclo del ácido cítrico y proporciona. d"C este modo,
la energía. El metabolismo de los AGCC por parte dd colonocilo produc<' cuerpos cecónicos. dióxido de carbono y
agua, con1pucs,os n1uy importantes para una buena función
de la mucosa del colon, ya que in,crvienen en mecanismos
como la producción de n\oco. la absorción de iones. la for·
mación de bicarbonato y, como se ha indiado antes, la producdón de energía. Además. se ha posrulado que el butiraro
cjcrc< ouas acciona que contribuyen al correcto funciona..
miento inccstinal: incrcnicn(ar la motilidad colónica. pro~
mover la absorción bidrocl<::cuolítica. inducir la diferencia..
ción de células cpicc.liales colónicas, reducir la proliferación
epirelial, p=inicndo d de.artollo del proceso rumora!. y
prcscr~-..r la función de barrera del intestino. al facilitar la
integridad de las •Uniones hrmcs• (del inglés. light jum-liMs)
in,crcclulan:s de los colonocitos.
El ácido propiónico es mccabolizado en el hígado, ac·
ruando como precursor en la gluconcogéncsis y la. lipogénc..
sis. Por Ultimo, el ácido acético pu<de ser mccabolizado en
rcjidos periféricos para obrcncr energía, o en d hígado para
1:1 sínccsi.s de ácidos grasos d< cadena larga o de cuerpos cccó-nicos. Estos cfcctos hacen que la fibra pueda también cons..
tiruirsc en un susuaco energético. que. según algunos esru ..
dios, podría aportar h;ma 300 calorla</100 g de fibra. Por
últinlo, junco con la capacidad de aumenlar el flujo sangui..
neo y de reducir d pH en la luz dd colon, se ha descriro que
los AGCC prcscncan propiedades inmunomoduladoras.
El lugar en el colon donde se produce L:t fem1cmación es
un aspccro importan re: así. las fibras muy fcm1emablcs (sal-
vado de a\·ena. goma guar y almidón resistente) son fcrmen ..
cadas. principalmcn(e, en c-1 ciego y el colon ase.endente. por
lo que las conccncraciones de AGCC son mayorc• en las pri·
meras porciones del colon y van disminuyendo hacia la par·
(<' distal del n:c(o. En consecuencia. los c:fectos bcne6ciosos
ejercidos por csros producros de la fcrmemación de b fibra
no se manifesrarian en d colon distal. Sin embargo. cuando
csr.t fibra n\uy fermentable .se combina con fibra n1enos fer·
men,ab)e, d proceso de ferme:ncación se produce a lo largo
de rodo el colon, lo que pcm1irc que se produzca la c:xposi·
ción de estos con1puestos en roda la longitud del epitelio
colónico.
EFECTOS POTENCl,tj.MENTE NEGATIVOS
DE LA FIBRA DIETETICI
Emrc los efectos porcncialmente negativos de la fibra. cabe
rcsalra.r la n:ducción c-n la absorción de Yitaminas. minerales
y ciertos aminoácidos e.scncia1cs. Por oua pane, las di<tas
ricas en fibra apona.n un.a menor cantidad d<:: ca.lorías. Es
muy improbable que un adulto sano que consume fibra en
los rangos propue5ros tmga problemas en L:t absorción de
nutrientes; sin embargo, la recomendación de 15 gldía de
fibra puede no ser apropiada para los ancianos. consideran..
do además que se han hecho muy pocos estudios en e.sea
población.
Por lo gcncr.t.J. el incremento en d consumo de- fibra se
propone para normalizar d uánsico incesrirul, lo que debería m!P.!
cvit:lf la constipación o la diarrea prcscnu:. Sin embargo, se m.li'r
•
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
han notificado ca.ros de diarreas cuando se consumen cana...
dadcs excesivas de fibra. ror ocra parte. se han dcscrico algunos casos de obstrucción intestinal c.ausada por baoar fcal
con suplcmemos en fibra, sobre codo si d individuo no bebe
suficicncc agua o recibe conjuntamente inhibidon:s de la
motilidad imcscinal.
Li fcrmcncación dc 12 fibr-.i diccérica por las b-acccrias
anaerobias en d ince~tino grueso produce: gasa que pueden
rcl-acionarsc con molcscias gasrrointcscinaJcs, debido a b di.sccnsión y la A:arulencia. Por ello, el incrcmenco en el consu..
mo de llbra debe realizarse gradualmente, para que d cracco
gasrroinccsrinal se \"aya adaptando poco a poco.
Por último, merece la pena señalar que las fórmulas encc~
cales ricas en fibra pueden c2usar bloqueo de las sondas urilizadas. Esce hecho es más problemático con las fibras muy
'iscosas. Por otra pane. como las fórmulas que condenen
fibra suelen ser más caras que las Abr:is estándares. existen
muy pocos dacos clínicos public~dos que demucscren la eÍCc·
rividad de utilizar escas fórmulas durante mucho tiempo con
el fin de con.seguir sus potcnciaJcs cfc:ctos proccccon:s.
hiato. hemorroides, varices, piedras en la vcsícuJa, c1c.
• Obaidad.
• Enfermedades cardiova.srularcs.
• Diabeccs.
La cantidad de fibra que se ingiere en los países desarrollados es muy inferior a la recomendada. sobre codo en d
norce de Europ.1 y i\mérica: no obstante, los países del sur de
Europa han prcsencado, cradicionalmencc. una ingcsra de
fibra ma~'Or que d resto de los países occidentales, debido a
la diera medi cerránca propia de la zona.
Los dif'Crencc:.s conticés de cxpcnos en nutrición propo-nen la instauración de una dic:t.a •saludable. , en la que se
incremente el consumo de alimentos ricos en fibra, como
cereales, legumbres. verduras y &utas. El apone de fibra es
n1ejor realizarlo mediante el consumo de alimentos que por
la administración de suplemencos, ya quc en los prin1eros
existen otras sustancias, como \•ic:aminas, n1incralc:s o ancioxidances, que podrian contribuir a algunos de los efectos be...
ncficiosos relacionados con su consumo. Además. cuando se
ingieren alimcnros con fibra. se suscinrycn aquellos ricos en
grasa y proccinas menos saludables.
No se han C'Stablecido unas rccon1end:acioncs cspccíficas
del consumo de fibra. pero se sugiere que, en d aduleo. la
ingcsra debe oscilar cncrc 20 y 35 gldía. o bien, basandosc en
d comenido c;ilórico de la diera, emrc 1
13 de fibra
d ietética al día por cJda 1.000 kcal. En los niños> 1 años, se
rccon1ienda el consumo de la cinridad de fibra que resulce
de.- sum>r 5 g/dfa a la edad dd niño, de forma que alcance
consumos de 25-35 g a parcir de los 20 años de edad. Hasta
el momcnco, no eJCiscen estudios que definan las canridades
idóneas de consumo de fibra en niños < l años. aunque una
cs1raccgia adecuada consiste en introducir. de forma progre..
siva en la diera. sólida dcl niño, fruras y \•erduras variadas, así
como cereales fáciles de digerir.
RECOMENDACIONES SOBRE EL CONSUMO
DE F"BRA
EJ conccpco acrual de Abra dietética incorpora, con10 ele..
memo primordial. su opacidad de promover efectos benefi·
ciosos para la sa.Jud, idea que surgió en los años sctenca,
cuando diversos csrudios cpidc-m1olOgicos, encabezados por
los doctores Burki<t y Trowdl, sugirieron que la fib ra podía
prcscnc.ar bc-neficios adicionales para n1uchas enfcrmc:d:ades
propias del mundo occidenta1. a las que denominaron •en·
fcrmc<lades de la opulencia. (flg. 1 31:
•
or
Enfermedades del tracto digestivo: cscrcñimienco crónj...
co, cáncer de colon. di\"crticulosis, apcndicicis, hernia de
1ngesta reducida de fibra dietética
Oism1nuc1ón
Absoretón aumentada
del residuo
de hidratos de carbono.
intestinal
grasas r colesterol
l
Déficit de producción
de ac1dos giasc.
Aumento fum1naf
de cadena cona
de can:inógenos
Obesidad
Enfermedad
cancer
Diabetes
Hipe.nxuesterorem'a
R·esgo caroiovascular
inflamatona
TrisMtt:O
recat lento
Estreñimiento
On.iert1culOSJs-
FermenlaCJón bacteriana alterada
f•ra , _3 Enfermedades relacionada.s con el déficit de fibra en la dí.eta.
r
intestinal
del contenido
l
s
fibra diet~l!Cil
La fibra consumida debe ser equilibrada enrre soluble e
insoluble (25 y 75 %, rcspccri\';IJJlence) y se recomienda que
proYcnga de todos los cipos de alimcn1os que la conácncn.:
cereales, &mas, verduras y legumbres tuhla 4-l).
Algunas de las recomendaciones p rácricas para C'I consu...
mo de alimcncos ricos en fibra son las siguicnccs:
• Tomar diariamente al menos 6 raciona de derivados de
cereales, 3 de verduras y l de frura.
• En cuanco a la ración de cereales. ésra incluye una rebana...
da de pan. 30 g de cereales de p reparación rápida o media
taza de cereal cocinado, como arroz o pasea. Dado que: los
producros hechos con semillas reÍinadas (pan blanco,
a.rroz blanco o la mayoría de las panas) p rcsencan un rcdu·
cido contenido en fibra. es preferible consumir dcri\"ados
elaborados con salvado (de rrigo o de avena) o con cereal
entero (pan integral, harina de avena.. pastas integrales.
arroz inregral), que aporran mayor canridad de fibra.
Una ración de verduras c.scá constituida por: una raza
de verduras crudas de hoja, media laza de verduras
troceadas o cocinadas\. eres cuanos de caza de zurno
vege<al.
•
Las legumbres -<:orno las judías, las lcn<cjas o los gar·
banzos- son cxcclcnccs fuentes de fibra dictéric.a; por
ello. se recomienda su consun10 varias veces a la scmana. El conrenido en fibra de media raza de legumbres
equi\'aJe. de forma general, a una r.tción de verduras.
Una ración de frura puC'dC' estar corur:iruida por u.n a
pina del tipo de la n1anzana o la naranja. por media
uza de macedonia o fruca enlatada, o por ucs cuartos
de laza de zumo de frucas. Es preferible el consumo de
frutas con1pleras que el de zunlos.
• Es importante resaltar que el mayor consumo de con1...
puestos ricos en fibra debe 2con1paña.rse de una mayor
ingesca de líquidos, prcfcrcnremencc agua (1-3 1diarios).
APL.CACIONES TERAPÉU"TICAS
DE LA FIBRA DIETÉTICA
Fibra d1etetica y alteraciones g.astroinles.tinales
Estreñimiento
E1 consumo adecuado de fibra di't'cécica incrcmC'nt.a el peso dC'
los contenidos incescinalcs. fu.cilicando la evacuación normal
de cscos. De hecho, cuando la di<ra aporra una pequeña proporción de fibro, el volumen de las heces se reduce, lo que
origina dos efeccos negativos: a) el cientpo de rr.ínsico inccsti..
nal aumenta considerablemente. de forma que los residuos
ÍC'cales permanecen mucho n1ás cien1po en el colon. incrc ..
meneando Ja ab.sorción del agua que conáenen, por lo que las
heces serán escasas, resecas y duras, y b) el rcJlejo defecacorio
se inhibe, debido al poco peso y pequeño volumen de las
heces que no distienden la an1polla reccal sufici('ntemente,
por lo qu(' la defecación será infrccuence y dificulcosa.
Tamo la fib ra fennenrablc como la fibra poco fermcn<a·
ble son eficaces en la prC'\"Cnción y el cracan1icnco del eser.:...
4
ñin1ienco. pc-ro el mecanisn10 por el que ejercen su efccco es
discinco. La fibra poco fcrmenrable, en gener.tl insoluble,
inaemenca la masa intescinal de manera directa y. de esca
forma, acelera el tránsito inccstina1. al t"srimular los movi ..
m icnros propulsores y disminuir los mo\'irnicn1os ntacl-a..
dores. La fibra muy fermenrable, en general soluble, es b
que más aumenta de volumen por su gran capacidad de re·
cener agua. pero su cstrucrura se destruye al ser fermentada
en el colon y pierde esa p ropiedad. ~o obstante. aumenta la
masa intC"Súnal .tl fuvof"C'cer el crccin1i~nco bacteriano. Adc ...
más, los AGCC generados como consecuencia de su fer...
mc:ntadón tienen un efecco dir('cto sobre L.t motilidad inrcs-cinal colónica, y los discincos gases (CO!, H1 y CH.) que se
producen impul\an la masa fecal al acruar como bomba de
p ropulsión.
Por todos estos mcc.anismos, la fibra consigue que las de·
posiciones sean más frecuentes y las heces más voluminosas
y blandas. De hecho, los suplcmenros de fibra (salvado de
cereales, semillas de P. ovara, mctilcdulosa) consáruycn la
medida de elección c:n el tracamicnco del cscre'ñimient~ fun ..
cional o en siruacioncs especiales. como la gestación o cuan..
do la ingesra d(' comida se reduce. como ocurre en los ancianos con poca actividad fisica.
Oiverticulosis
B dcsplazamicnco de los contenidos intestinales a tr:ivés del
inrc:stino gn1c:so es estin1ulado, en pane, por la presencia de
residuos en l:i luz incesánaJ. Cuando existe un residuo insu·
ficiencc. con10 consecuencia de una ingcsra deficiente de Abra diecérica. el colon n:-sponde con b gcneraciOn de con ..
rraccioncs más fuertes, f"'C3 poder propuklr discalmcnre el
pequeño volumen de contenidos incesúnaJcs. La cronifica..
ción de esca situación lleva a una hipcruofla muscular coló..
nica y a una alteración de su fun cionalidad, junco con un
aun1cnco de la presión incracolónica. Esre úJámo hecho pr°'"'
mueve la forn1ación de los diveráculos o hcmiacioncs de la
capa mucosa. con10 rcsuhado de la salida de la mucosa a
tra\'és de: la capa muscular circular intestinal en los puntos
débiles de la musculacura. como los lugares donde los vasos
sanguíneos perforan la f"'red muscular.
La mgesca adecuada de fibra previene la formación de di·
veráculos, aJ aporrar n1asa suficiente a los conrenidos intest inales en el colon, ya que se requiere una menor fuerza con..
tráctil d(' tipo p ropulsh·o para pron1over su avance discaL
Además, la suplemencación de fibra es la opción <crapéu<ica
en el craramiento de di\'C'rticulosis colónica. ya que, aunque
los divertículos ya formados no son restaurados a un estado
de normalidad. la masa suminiscrad3 pra•ienc Ja formación
de nuevos divertÍculos. lo que disn1inuye la presión colónica.
reduciendo así la posibilidad de que un divertículo formado
~escalie• o se inflame.. agravando la situación del paciente.
Enfermedad inflamatoria intestinal
El remúno enfermedad inílamacoria inccsiinal (Ell) engloba. fundamcnralmcncc, dos cnridades f"'<ol6gicas: la cnfer·
medad de Crohn y la cofüis ulcerosa. Ambas se C1racrerizan
por manifestar una inAan1ación crónica di:I intC'stino. con
111
•
J
Bases fisiológicas)' bioquímica> de fa nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
T• ti. 4· 2. Contenido en nbr.o ltot•I. soluble a in5'1lubl•I de ;ilgunos alimentos
Flbl'I total lgl
Alimento
100 g
-
Ración
Solublo lg/100 g)
ln•olublo lg/100 gl
0.4
0.2
0.3
3.1
1.8
Judía verde
lechuga
Patata hervida
Pepino con ptel
Pimiento verde
Torna le
Zanahoria cruda
3,5
2.0
1.7
1.3
2.2
4.5
2,2
0.6
1.0
0.8
1.3
1.5
3,0
5Jtaza
2.9/taza
2.1/taza
1,3/taza
4.6/laza
7,2/taza
2.2/laza
0,8/taza
1.L/pieza
0,8/pieza
l,O/p1eza
l.8/pieza
4,6/taza
,,_
0.3
Albaricoq\Je
Cereza
1.7
1.2
1.0
0.7
Ciruela
Fresa
Manzana (con piel)
1.2
1,8/3 piezas
1,2/15 piezas
1.2/2 p'ezas
3.0/taza
3,5/pieza
2.9/pieza
2.1/pieza
l./Jpieza
0.8/2 roda¡as
2.6/pieza
3.9/pieza
3.0/pieza
2,L/taza
2.5/pieza
1,6/10 piezas
0.3
0.8
0.7
!l, I
1.2
0.7
0.6
0,8
0.6
0,4
Lf.Pl!!!•w
3.0/•/, taza
1,9N, taza
1.5
3,7
1.9/'J.taza
1.5
4.2
2.2
3.7/•t taza
5.8/'/,taza
1.1
2.4
6.3
5.7
Brécol cocido
Col coc1oa
Coliftor
Cebolla
Espinacas
Guisante cocido
Manzana lsin piel)
Melocotón (con ptell
Melocotón (sin pieU
Melón
Naranja
Pera (con piell
Pera ISJn p1eU
Piña
Plárano
Uva
Garbanzos
Judías blancas
lentejas
Almendras
Cacahuete
2,0
2,5
2,1
2,1
l.L
0.4
2.0
2,3
1,9
l,L
2.1
0,8
7.9
3,7
1.L
8,1
--
l.L
1.3
0.8
1.2
0.9
0.3
ll.6
0.2
0.3
0,L
ll.L
0,8
0.2
l.'
3.3
1,3
0.3
0.4
0.6
l.ll
1,1
2.7
0.7
0.5
0.8
1.2
2,3
1.8
1,3
º·ª
0,3
0.8
1,7
1,3
0,6
1.5
º·'
L,5
... h •••
Arroz
Arroz integral
Cereales .-:Cornfta~es»
Cereales .-:Bran flakes»
Pan blanco
Pan integral
t.iacarrones
0.3
1,2
2.6
19.5
2,ó
7,1
2,0
0.6/taza
2.L/taza
0,8/taza
6,5/taza
0.8/rebanada
2,3/rebanada
1,0/taza
0,3
ll.6
2.0
ll.6
1.5
ll.3
1.2
2,0
17.5
2.0
5.6
1,7
Fibra diefélrca
períodos de ('xa.cerbación • .seguidos de inc('n-alos n1ás o me..
nos prolongados de remisión de los slncomas. La cciología de
escas enfermedades sigue considerándose desconocida, aun..
que se ha propuesro la inccracción de fuctorcs genéticos. in ..
munológicos y dietéticos o ambicncales, que cxplic.irfa la
mayor incidenc.ia en las án:-as urbanas de los paísc.s indusrñ3 ...
liudas.
lndcpcndicnremcntc de la causa que genera escas cnfC"r...
medadcs, escá esrablecido que ancígenos prcsenccs en el lu ..
mcn, probablemcnce procedentes de la microbiora bacceri3...
na intestinal, originan una rcspucsca inn1uniraria exagerada
y desconrrolacla que se caracceriz.i por una activación de la
síntesis y la liberación de numerosos mediadores proinfla..
marorios: cicosanoidos (como el leucocrieno B, [LTBJ). cl
faccor acávador plaquerario (PAF), radicales libres y ci1oqui·
nas proinflamarorias, como las interleuquinas (IL) l, l L-2.
l L-4, lL- 5, IL-6, lL-8, d imcrfcrón y (IFN-y) yd faccor de
ncccosis mmoral alfa (TNF·C<).
Dado que los AGCC, y en particular d buciraro, panici·
pan en el fiLncionamicnco incestinal normal y constiruycn la
principal fuente dc energía para el colonocico, se ha incenta·
do csrableccr una relación entre la EII y b ahcración en la
producción de :\GCC. Algunos csrndios han enconcrado
que-. en los pacientes con colic:is ulcerosa, las concenrraciona
de .J.\GCC en el lumen colónico son inferiores a las norn1a·
les, lo que se puede deber a la ingesta de una dicta pobre en
fibra o bien a una capacidad fem1encaciva de la fibra dim:tica
n.-ducida en comparación con individuos sanos. Esto ccndría
dos consecuencias: a) la alteración de la microbioca bacteria..
na colónica hacia especies porcncia.ln1cnte produccoras de
sw1ancias amigénicas y b) la faha de la principal fueme de
cnagía parad colonocico, lo que le haría perder su papel de
bam:ra~ fucilirando la entrada de ancígenos., lo cual fa\·orcce
la respuesta inAamatoria.
En la acrualidad no se dispone de esmdios cpidenúológi·
cos que cstJ.blacan una relación <ntrc la aancidad de fibra
dietética ingerida y la incidencia de El l. Sin embargo. se han
realizado disci-ncos ensayos clínicos con fibra diccécica en pa·
cicnccs con colitis ulccrosa.. En 1978 se realizó un primer
C'Studio con el salvado de avena, para valorar su <Íccto en el
manccnimic:nco de la remisión. La conclusión de cscc cstu·
dio fue que d salvado de a\"ena no prolongaba el 1iempo de
ren1isión de la enfcrmcd3.d, aunque la ausencia de efecto J>O'"'
día arribuirsc a que se cra1aba de una fibra insoluble. poco
fermencable y. por lo canco, quc no aumenc.aba en gran me ..
dida la producción de butiraco, siendo su principal cfecco el
aumento de la masa fecal. En.sayos posceriorcs realizados con
las cucic.ulas y semillas de R orura en pacientes con coliris
ulcerosa en remisión demoscraron un efecto beneficioso,
tanto en aliviar los sintomas de los pacientes -con la nornu. .
lización del rránsiro intestinal- como en manceneI la rcmi ...
sión clínica, con una eficacia similar a la pre.sentada por la
mcsalazina, fármaco utilizado en la terapia de la El l. La res·
puesta favorable se podría explicar, principalmcme, por el
incremento de la producción de AGCC. sobre codo en el
colon asccndence. Otros esrudios, realizados en pacic:nccs
con coliñs ulcerosa acti\.-a, invescigaron la seguridad y cfica·
da de la adminisuación de 30 gldía de fibra procedente de
cebada germinada. Los pacientes experimentaron una mejo-
4
ría en los parámecros clínicos estudiados. la cual se relacionó
con un incremcnco en la concenrración fecal de buciraro. Por
último. 1ambién las fibras de lipa soluble y muy fcrmcmable
han demosrrado tener cfcccos beneficiosos en cl rracan1icnco
de la colitis ulcerosa en rcn1isión. En un ensayo clínico se
demostró que la adminis1ración de prcbiótico ( 11 gldía),
c.onstiruido por inulina enriquecida cn oligofructosaciridos,
mejora la respuesta obren ida con el f.irn1aco me.sabzina, cornUnmcn1e utilizado para prevenir las rccurrencias en esra
enfermedad. Aunque en una revisión sisternácica, publicada
en 2014, se concluye que las evidencias sobre la eficacia de la
fibra diecécict para mejor.ir la enfermedad inflamatoria ln·
rcsánal son débiles. sí se Ita podido comprobar que la ingcs·
ra de una dieca enriquecida c-n fibra mejora la funáón intcs·
cinal y la calidad de vida en C':scos paciences.
Síndrome del intestino irritable
El síndrome dd imcscino irritable (Sil) es una enfermedad
gasuoinccstinal de tipo funcional. crónica y de carácter rccu·
rrcnce, caracccri.zada por la presencia de dolor abdon1inal y
ma.Jcscar gcnc-ralizado. que se acompaña de cambios cn el
tránsito inccscinal y se 1raducc: cn la aparición de diarrea o
cscreñimicnco. En Lt acrualidad. no se conocen con cxaccirud las bases fuiopaiológicas de cs1a enfermedad, pero b alteración cn la morili<bd gasrroinccscinal part:ce conrribuir de
forma dcterminanre en los cambios de los hábitos intestina·
les quC" prcse:nran csros pacientes. De forma empírica. en cs..
cas circunscancias. se recomienda un incre:mcnto c-n la ing:c.s..
ra diaria de fibra dietética. basándose en los eícccos
porcncialmencc beneficiosos que ésta prc.scnta sobre el crán..
sito incescinal.
En un mccaanálisis reciente, publicado en 20 l 4. se con·
cluyó que Ja suplcmencación de fibra diecécica ejerce un efec·
co beneficioso en los pacientes con Si l. cspccialmcncc cuan·
do la fibra de ripo soluble es considerada. Escas observaciones
confirman los hallazgos de csrndios previos. que comprobaron la eficacia dc la incorporación de ispagula en la diera en
d 1121.a miemo del SI l. No se han descrito drfcrcncias en
cuanco a 1a incidc-ncía de reacciones adversas entre los pa. .
cicnces tra~dos con fibra dieréáca y los quc recibieron pla·
cc-bo, pero dicha incidencia es claramente inferior a la que
prcscncan los filrmacos antiespasmódicos. uñlizados amplia...
meme en d rraramicmo dd Sil. Sin <"mbargo. los csiudios
realizados hasca el n1omenro han sido n1uy hcccrogéneo.s,
por lo que resulta necesario mejorar su diseño. a fin de obce·
ner resultados más conclurences., en cuanro al papel que da.empeña la fibra diecérica en csu enfermedad.
Fibra dietética y obesidad
La obesidad es el rrascomo mcrabólico más frecuente en los
paises induscriallzados y puede conscicuir una V"erduiera en ..
fermcdad. al asociarse a ocros facrorc.s de riesgo. En esre sen ..
tido, los indi\'iduos que ingiere-a una dicta más rica en fibra
suclen prcscnrar un pe.so corporal más bajo que los. quc con ..
sumen cantidades más reducid.as. :\demás. d riesgo de padc..
ccr obesidad puede \"ersc disminuido hasta en un 30 ° o ron m!I"
un consumo elc\'ado de fibra diecécic.t~ Así, enue las pcrso- m&.
J
Bases fisiotógicas y bioqw'm1cas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
nas con sobre-peso, son n1ás frecuenrcs Ja hipertensión, la
hipcrlipidemia, la hipcrcolcscerokmi>. bs cardiopacfas, b
diabcces. la acerosclerosis~ las enfcrn1edadcs rcspiracorias. los
problr:mas osccoarticubrcs y los c.ánceres de colon y próscaca
(en hombres) y de endometrio, \'CSÍCuU biliar, cudlo urcri·
no. O\'ario y mama (en mujeres).
La obesidad es un problema que se debe a un dcscquili·
brio encrc c:I aporte calórico de la dicta y su urilízación. Su
elevada incidencia en los pa.ísa industrializados se debe a un
aumento progresivo del consumo de grasas y azúcarc:s re-fina...
dos. significativamente n1ayor en las personas obesas, acom·
pañado de una disn1inución de: la ingcsra de verdura y fruta,
lo que condiciona un d¿ficit de libra en la dicta. Las únicas
medidas para cJ rratan1icnro de la obesidad son la n:s.rricción
calóric.i y d ejercicio físico. En escc sentido. la fibra ayuda a
conrrolar la ingcsra ci!órica por diversos mcctnisn1os, cnrre
los que dc-scacan los siguientes:
1. La fibra lienc una clC\'nda capacidad para retener agua
y un baio poder energ¿tico. con lo que contribuyr a dismi...
nuir la densidad calórica de la dic<a.
2. Los alimentos ñcos en fibra n:quierrn más masticación y. por lo tanto, mayor áempo para su ingestión. Esla
mavor masticación. a la \ 'C'Z, <"Stin1ula la SC'crcción de sali'ia y
jug~ gástrico, que favorecro la sensación de: saciedad.
·
3. Se reduce la velocidad dd vaciamiento gámico y.
como consccucncla. disminuye el hambre y se prolonga la
St'.ns.ación de saciedad.
4. La fibra disminuye la absorción de ácidos grasos e hi·
dratos de carbono en d imcscino delgado, reduciendo d
apone calórico.
5. La fibra aumenta el ,·olumc.n fecal y corrige d estreñí ...
miento que muchos pacientes sufren en el uanscurso de las
dictas de addgazamicnco.
6. Distintos estudios han puesto de manifiesto que la fi·
bra ran1bién afecta la secreción de hormonas y péptidos inccs..
linalcs, como l.t colccistoquinina (CCK) y d p<pádo rclacio·
nado con d glucagón 1 (GLP- 1), que han demoscrado acruar
como mediadores con acávidad .saciante y anorcxfgcna.
Los diferentes estudios cpidcmio)ógícos han confirmado
la eficacia de la fibra dictécica en d concrol de la obesidad.
Así, cn un estudio llevado a cabo en lowa (EE.UU.) con
enfermeras (!ttwa
Health Snuiy) se comprobó que la
ingcsta. de cereales sin refinar estaba Ín\•crsamcntc rc;laciona..
da con d peso corporal y la disrribución de grasa en d orga·
nismo, en compara.ción con la relación directa obser,~da
con el consumo de cerc:ilcs rellnados y d peso corporal.
Igualmente, ocros csrudios. que ,-a.Joraban el riesgo cardi<r
\':lSCUlar (Currmary Artn'] Risk Dwelttpmmt i11 Yotmg Adults y
Fmmiflgham Offipri11g Smdy), csniblccieron que d consumo
de cc-rcal con sal\'ado estaba in,·crun1c-ntc rcl.tcionado con el
indice de masa corporal. así como con las concenrracioncs
séricas de insulina: este úlrimo hecho es importante. debido
a que los niveles clC\rados de insulina pueden favorecer la
obesidad, al alcer.ir la fisiología dd 1cjido adiposo e incrcmencar el apcaco. Análogamencc. otros estudios han puesto
de manifiesto el lmportanre deseen.so c-n el peso corporal que
se obtiene con la ingcsta de suple-meneos nurricionaJa ricos
w.,,,,,.,,;
en fibra dictécica soluble, como Psy//;um, goma guaro gluco·
n1ananos. No obsuntc. las conclusiones alcanzadas.. mas rea~
lizar los correspondicnres esrudios de r~ión y mC'taa.nálisis
con la n1ayoría de estos ensayos clínicos. re"elan que cl papcl
que desempeñan estos suplementos dietéticos en ayudar a
reducir el peso corporal no es toralmcnte convincente. No
obstante, este papel parece -ese.JI más dcn1osrrado en C'I ciso
de los suplcmcmos de glucomanano. La Agencia Europea de
Seguridad Alimentaria (EFSA), en una public'1ciÓn dd año
10 l O, cscablcce que un consumo mínimo de 3 g/ día de glu·
coman.anos junco con una Weta baja en calorías fu"ore:ce la
pérdida de peso.
En la accualidad existe una evidencia creciente que apun...
ta hacia una relación entre 1a con1posición de la n1icrobiota
intcsrinal y la obesidad. Así. una microbiota intestinal alce..
rada pucd~ generar una atracción energélica de los alimcn..
tos más efectiva. fuvoreciendo además su aln1accn:tmicnro
en d ccjido adiposo. Adrnús. la microbiota imcstinal puede
n1odular la hon1coslasis energética de:I hospedador medianrc
la modificación de la sccrC'ción de incrcánas. hormonas libe·
radas por células cnterO<'ndocrinas al torrente .sanguíneo.
q-uc potencian la secreción de insulina mi nucos después de la
ingcsca de alimento, regulando por consiguiente la gluce..
n1ia.. Por lo can ro~ a los mecanismos n:spon.sablc-s dc:I conuol
de la ingesca calórica por la flbra dieréúca anreriorn1enre dcscrlros. debe s.umarsc ll. mocllficación de la microbiora en
aquell:ts con ef«to prcbiórico. Así. numerosos estudios han
n1ostr.ido un efecto posirivo dc.I prebiótico inulina en el ua..
12micmo de la obesidad. La inulina es capaz de disnúnuir d
peso corporal, mejorar d meiabolismo de la glucosa, cstimu·
lar cspcclfi-camentc el crecimiento de bifidobacccrias ~ue
.son bacterias grampositi':as beneficiosas-, reducir la endo..
toxcmia mccabólíca y modular la producción de hormonas
dd imestino que conuobn d apcci10, como d GLP· l, el
p<pcido YY y la grdina. Como conclusión, la manipulación
de: la microbiota intcscinal mediante la ingcsta de Hbra die·
rética fuvorccc la prevención y el control de b obesidad. y de
los rrastornos asociados a ésta, abriendo nuC'\-as \;as de incer·
vención n1uy prometedoras.
Fibra dietéticil ~ diabetes mell•tus
La diabetes mcllirus es un desorden metabólico de e'tiología
n1últiplc~ caracteriza.do por una elevación pc:rsisrence de los
niveles de glucosa en sangre (hipcrgluccmia), que se produce
como consecuencia de una deficiencia absoluca o n:lativ-.t de
insulina o de una rC'sistencia periférica a su acción.
Es una enfermedad crónica muy comt.in y extremada,.
mente grave. que reprGSc-nta un problcn1a pc:rsona1 y de sa,.
lud p{oblica de enormes proporciones. La importancia de la
diabcccs se debe no sólo al problema agudo provocado por
las alreracioncs merabóficas, sino a una serie de complicaciones que aparecen a largo plazo y que afectan fundamental·
menee a los ojos. las neuronas. los vaso.s sanguíneos y los n ..
ñoncs, lo que origina una gran morbilidad y mortalidad.
Diversos csrudios observacionales apoyan la idea de que
c:xlsre una relación corre el consumo de alimentos pobres en
fibra y la aparición de diabeccs mdlims. Así, durante la Segunda Guerra Mundial y después de ésia -época de escasez
Fibra cfietélica
de alimencos que hizo aumenlar de forma paralela el consu·
mo de ccit"ales y ocros productos ricos en fibra-. se ob~rvó
una disminución de la monalidad debida a diabccc.s mdlirus
en diversos países europeos.
En poblaciones rurales del conrincme africano, la diabc·
ces cicne una incidencia baja. pero se ha comprobado que.
cuando cscos grupos étnicos se trasladan J. \•ivir a las ciuda..
des induscrializadas y adoptan una diera con un bajo conre·
nido en fib ra. la frecuencia de c:5la enfcm1edad aumcnca de
forma considerable. Obviarncncc. cxist:<'n ocros fucco rc.s..
como el elevado consumo de grasas sa.ruradas. la obesidad y
el bajo grado de actividad física, que pueden comribuir a l
au n1enro de la fr<cuencia de di:tbcrcs en estos grupos pobla...
cionalcs.
Diabetes mellitus tipo 1
En cscudios antiguos realizados en paci<nres con diabetes
tipo 1, en los que e l conuol de la glucemia no era inrenshro,
se dcmosrró que el consumo de alcas cantidades de fibra
(> 30 g/día) prcscmaba un efecto posiri\'O en los niveles de
gluccnúa. Sin embargo, en pacientes diabéticos cipo l .sorne..
t idos a cerapia intcn.sÍ\13 de insulina, ingcsc.as de hasta 56 g de
fibra no prc:scnraron ef<cros beneficiosos. en el concrol de la
diabetes. Por ello, en csros pacicnrcs bien concrolados, no hay
4
razón para proponer una diera dikrcnrc a la que sería saluda~
ble para la población en general.
Diabetes mellitus tipo 2
Di\'t:rsos estudios prospccrivos aporcan evidencias muy sóJi ..
das que apoyan el papel de b fibra procedenrc de cereales en
la prevención de la diabiercs ripo 1. siendo más contrO\'<'rtido
el rcsulrado cuando ésta procede de fruras o verduras. la
reducción en el riesgo de diahcccs entre las ingcscas más airas
y más bajas de me ripo de fib ra oscila emrc el 20-30 °o { ta
llla 4 J).
El papel beneficioso de la fibra se ha dcmosrrado rambién
en paciences que prcsencan diabetes establecida. y no sólo
como agentes p reventivos. Así, Chandalia y cols.. en d año
1000. realizaron un en5.1vo alcacorizado \' cruzado con 30
pacientes diabéckos tipo Í, con d objcdv~ de comprobar sl
el incremcnco en el consun10 de fib ra n1cjoraba el concrol de
la gluccml~ Se suministraron dos dictas durante 6 ~manas.
con l semana de la\'ado corre ellas~ una de las dictas era ele..
v:ida en fibra (50 g/ día), y la orra era la dicta recomendada
por la Asociacion Americana de Diabcrcs. comcnicndo 24 g
de fibra. El incrcmenro en fibra se aporraba con pan inrcgr.tl
y cereales, producros de salvado. verduras fruras. Li media
de glucemia prcpandrial se redujo un 8,9 °o y d área bajo la
r
T;bla '~3. Es:tu~11oi pro-s~11-os que Íeiaidc1~n .i COnsum~ de fl br• i:tn l¡;lnci::lencl,;¡ :2#ii!aHl-ÍS t 1pc 2.
Estudio
D•salpción d• la muutn
Cambios en el rtet¡o de dusbete5 tipo 2
(entre quintll mils alto y rMs bajol
/owa Women sHea!th 5ITJdy
Meyer y col.s.
Am J Clin Nutr2000: 71: 921-Jn
Nurses' Heafih Study
Salmerón y cols.
Di<ibe:es Care 1997; 20: 51.5·50
Mu¡eres posmenopáusicas IN =35.9881
Nurses' Healih Srudy
Liu y col.s.
Am J Publ Heallh 2000: 90: 1406-15
Mu¡eres 38·63 aiws IN = 75 5211
HN/th Professronals Sltidy
Varones 40- 75 años IN = l2.7591
Fibra total: 2 % reducción INSI
Fibra cereales: 30 % reducción
Fibra fruias: sm relacoón IOR: 1.011
Fibra verduras: 12 'lf tncremento INSI
Nurses' Heaúh Srudy 11
Schulie y cols.
Am J Ctin Nutr 200¿: 83: 3&8·56
Mu¡eres 2l-6! años IN = 91.2,91
The Finnish Mob1/e CUnic Heatih Exammatioo
5llfVl!'/
Varones y mujeres 60-69 años IN = 6.3161
~bra total: san relación
Ftbra cereales: l6 % reducción
Fibra fruias: 21 't reducción
Fibl"a verduras: 12 'lit mcremento INSI
Cereal entero: 35 % reducción
Cereal refinado: 38 % re<lucción
Fibra totaL 49 '!6 reduccián
Fibra cereales: 61 % reducción
Fibra fruias: 8 % reducción INSI
Fibra Yerduras: 19 'lit incremento ll'<Sl
Fibra cereales
Población blanca. 25 % reducción
Población afroamertcana: 1L % reducción
Salmerón y cols.
JAMA 1997· 277: 672·7
Mujeres L9-65 años IN =65.1731
Monto-nen ycols.
Am J Ctin Nutr 2003: 77:622·9
Tne Atherosclerosrs R1sic 1n Communktes
IARICl study
Stevens ycols
O.abetesCare 2002: 25: 1715·21
Healtll Professionals FotlDw-up 5tud'¡
Fung l cols
Am J Clin Nutr 2002: 76: 535--40
Varones y mujeres 45-65 años IN =12.2511
Varones&0-75 anos IN = lll.7!ill
N~ numero de p=icíe1'ires; NS- no sig"liñcauw; OR~ cdds. ratio fr;uon de proba:bilid~c.e~I
Cereal entero: 21 % redu-cción
Cereal refinado: 13 % reducaón INSI
Fibra total en la dieta: 22 % reducción
Fibra total: 22 % reducción
Fibra cereales: 28 % reducción
Fibra lruias: 13 % reducción lNSI
Fibra verduras: 17 'lb INSI
c~real entero: 27" reducción
Cereal refinado: 11 % incremenio INSI
Cereal entero: 30 % reducción
Cereal refinado: 8 'lit incremento INSI
m
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
cun-11 durancc 24 horas para la glucosa y la insulina fue un
10 y 12 °o menor. respectivamente, para la dicca aira en fi.
bra. Rccicnccn1cncc. se han rcvisado los estudios que cvalua..
ron el impacto que los alimentos ricos en salvado cicnc.n en
la prevención de '3 diabcccs ápo 2. La principal conclwión
de es.ta rc\'i.sión es que la ingcsta de estos alimentos se asocia
con una ligera mejora de la sensibilidad a la glucosa. sin
mostrar re.acciones .ad.\"Crsas. Asimisn10. en 2013. Sih·"3 ~,
cols. publicaron una revisión sobre ensayos clínicos anal~..
dos n1c:diancc n1ctaaná.lisis, en la que se c:sámó el cfi:cco del
consumo de fibra dicctlica .sobre el control de la glucemia.
Tanto dieras ricas en fibra (hasta 42.5 gldía; cua<ro estudios)
como suplementos de fibra soluble (hana 1) gldía: nueve
csrudios) redujeron los valores absolucos de hemoglobina
glicosilada los niveles de glucosa plasmárica en ayunas.
Como resumen puede decirse que d incremento en el con·
sunto de fibra csci aconsejado en diabéticos cipo 2. Aumcncos
ímponanrcs en su ingcsta (aproximadamente 50 g/dfa) han
demostrado t<'ner efectos beneficiosos en el concrol de la glu·
cernía. la insulincmia y la lipidcmia. Por ellot hoy en día, se
cst:in empicando suplementos de fibra soluble. como P,,_
lli11111, goma guaro glucomanano, parad control dd pacien<c
diabético cipo 2. Sin cntbargo. se desconoce si estos cft"-ados
íncrcmencos en d consumo de fibra dietécica pueden manee·
nersc durante mucho cicn1po. Para fuciljcar la ingcs:ra p rolon·
goda de libra diecé<ica. se ha propues<o la ingesca de almid6n
rcsisccnte incorporado en alimentos liquidos. pn:scnundo
una baja viscosidad y una adecuada palacabilidad: habiéndose
demostrado que la adminiscración de 6 g/dh de esca fibra es
capaz de reducir la glucen1i:a un 20 °o, apro:cinudan1cnce.
r
Mecanismos de acción
Au nque todavía no csrán del todo claro cuáles son )os meca·
nismos incrinsccos por los que la fibra diecécica es capaz de
mejorar la homrosta5is de la glucosa en los individuos diabé·
ticos. .se: sabe: que esta propicthid ácnc un origen mulrifucto-rial. Al parecer, la fracción soluble es la m:is eficaz en d con·
trol de b glucemia, proponiéndose como posibles fuC<orcs
los siguiemcs l fig. .\--t 1:
•
Reuaso en el \"aciamicnto gástrico, que daría una scnsa·
ción de plenitud, disminuyendo la ingesca de alimentos~
• i\rrapamic:nto de los hidraros de carbono en la marriz de
I¿ fibra. que dará lugar a una reducción en la acccsibili·
dad de las enzimas imcsánalcs para hidrolizar los azúca·
res, así con10 a un3 mc-nor difusión de la glucosa libera·
da. Todo ello llevará a una d isminución de la absorción
de la glucosa.
• lncn:rnento de la liberación de la insulina y disminución
de la resistencia a esca hormona. Esce fu.ctor parece des·
en1pcñar un p.tpcl n1uy importancc en el concrol de la
diabercs, habiéndose dcmoscrado en numerosos rrabajos
la disminuci6n que la Hbra produce." en la insulinorresis..
rcncia que se maniflesca en el diabérico ripo 2.
Algunos de estos eÍCC<os se deben a la capacidad de la fi.
b ra de csdntular la liberación de varias hom1onas gastroin·
<cstinales, como la CCK y d GLP- 1. Estas hormonas han
demostrado que ral<."ntjzan el \"aciamienco gásrrico, incR:'•
menean la liberación de insulina e inhiben la secreción de
glucagón por d páncreas.
Por orra pane, promueven la captación de glucosa por los
tejidos periféricos y reducen la aporr3ción hcpááca de gluco-sa. efectos que n1ejorarían 1:2 rcsisrcnci:a a la insulina.
También se ha propuesto que la fibra mejoraría la resistencia a la insulina, debido 2 la formación de ácidos grasos
de c.adcna corca, cspccialmencc bucirato,. que .se producen
rras su tCrmcncación. Se ha demostrado. en diversos ensavos
in virro e i11 vivo, que el buárato reduce la p roducción ·del
Reir"'° del
__.... vacfamien:o gástrico
Sensación de plenrtud
D1ficu1ta fa acción
de la u-glucosidas.a
Dtsminoye la ab'Soretón
Aumenta
de glucosa
la liberación
de 1nsu na
A.urneoia la producción
d.e h«monas:
~ecJs¡-oqu1n1na
Enteroglucagón 1
Fermentación:
Incremento <le butirato - - - - •
\le¡ora
~--+ l •a resisreoc a
de ca -isuhna
Adipodtos
f]funl ...4. Dilerentes mecanismos por los cuales la fibra dietébca pre;enla efectos beneficiosos en el paciente diabéticc tipo 2.
Fibra dietética
4
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
TN f ..a y que esca citoquina favorccc la aparición de rcsis..
tencia a la insulina en el adipociro. Por lo canto. el aporte de
fibra incrcmencari:a. la formación de burirato v é.sce inhibiría
la producción de TNF-0.. disminuyendo la ~csistencia a la
insulina. El principaJ problema de esca teoría es den1oscrar
que d buciraro, formado e n la fcrmcnración inccstinal, llega
en c.anridad suficience a los cejidos periféricos.
Al igual q ue en d caso de la obesidad, en paciences con
diabetes tipo 11 se ha dcscrim u na modificación de la microbiota intcstln-al así como u n incren1ento en la cndotoxemia,
de forma que p rcscncan niveles de lipopolisacárido (LPS) en
sangre dos veces m:is altos en comparación con individuos
sanos. Estos niveles de LPS incrementados pueden inducir
una inflan1ación sistémica subclinic.a. acompañad-a de u na
rcsiscen cia a la insulina y un aun1ento de pe.so corporal. Por
lo canco, la microbioc.t inccsrinal se con\•iercc de nuevo en
una diana terapéutica muy atractiva. para e:I desarrollo de
nuevas estraccgi-as para la p re\'c-nción y el rracamien10 de- la
diabetes. Asi, una revisión publicada por Kdlow y cols. en
2014, en la que se analizaron .36 ensayos clínicos con 831
parricipan1cs, concluyó que la sup1C'mc:ncación con prc-bióricos fue capaz de disn1inuir las concentraciones de glucosa
posprandial. Sin duda, la aplicación de técnicas de mct:ige·
nOmica e n ensayos clínicos más e.scandariZ3dos y prolonga..
dos permitirá. en un fu curo, profundizar c-n los n1ecanisn1os
implicados en d efecto beneficioso de la modificación de la
Rora inccsanal tras dcl con.sumo de p rebió1icos en enferme..
dades metabólicas como la diabetes. Por último, se debe destacar que el efecto beneficioso de algunos alln1encos ricos en
fibra -con10 los cereales-- p uede deberse a su accuación sinér..
gica con otros componences prcsenres en dichos aümenco.s...
como la vitamina E o minerales coLno el magnesio.
Fibra die1étlc.a venfermedad cardio ascular
La enfermedad cirdiovascular (ECV) constimyc uno de los
moci\'os más ÍKcucnces de- consuha médica y la principal
ciusa de muerte a partir de los 45 años en España y la mayo·
ría de los países industrializados. En la acrualidad, se han
csrablccido una serie de facto res de riesgo que guardan rela·
ción con la ap•trición de la EC\': canc1eríscicas genéticas,
edad, elc-\"ada concentración de: colesterol cn p lasma. consumo de 1abaco. inaccividad fisica, obesidad e hipcnensión
arcerial.
Algunos de estos fuaores de riesgo. como la ccbd o las
carncreristicas genéricas.. son imposibles de modificar~ sin
embargo~ una adecuada acruac(Ón sobf't" los f.tccort"S ambien ..
tales. como la eliminación dd hábito rabáquico. la realiza·
ción de c-jerciáo ac-robio. la pérdida de pe.so. la reducción de
los niveles de colesterol o d adecuado control de la presión
arterial, puede reducir de forma consid<rablc la aparición de
esta enkrmcdad.
Numerosos estudios cpidc-miológicos han dcrnoslrado
que la fibra dictérica -y. en especial, su fracción soluble- dis·
minuye los n i\•cles dc LDL-c:olcscerol en sangn:, dcscmpc~
ñando un papel prcvcncivo de la accrosclerosis. Sin embargo.
aunque d papel p rorccmr de la fibra csci relacionado, prin·
cipalrnence. con la reducción de los n.i\·clcs plasmádcos de
colcsccrol. cxiscen, adem-ás, orros faccores de riesgo que se
encuentr-.tn mejorados por el consumo de fibra. como son 12
reducción de peso. 1.t disn1inución de l.t presión arcerial y la
mejora en la rcsisrenci.t a la insulina.
Enfermedad coronaria
Las primeras observaciones que relacionan d beneficio entre
el consumo de fibra y la enfermedad. coronaria se sugirieron
hace 50 años, cuando los epidemiólogos ~_urkirt y Trowell
encon1raron, en una población rural dc Africa quc recibía
un aporte de fibra en la dicta superior a 100 gidía, que la
incidencia de enfermedades coronari;.is era n1ucho más baja
q ue en ocra.s poblaciones cuyo consun10 diario en fibra era
menor. É.sras y otr:u invesrig.icioncs llevaron a Tro\vcll a pro..
poner, hace algo m:is de 30 años. la • h ipótesis de la fibra>.
según la cual aisce una relación causaJ encrc la reducción de
las enfc-rn1edadcs coronarias y el elC'V3.do concenido en fibra
de la dicta; esta h ipóccsis abrió d campo de investigación de
nuevas lineas que confirmaron y caracccrizaron cscos hallaz·
gos.
B primer estudio prospcccivo que se llevó a cabo para
abord.ar la relación entre el consumo de: fibra y la aparición
de enfermedad coronaria fue realizado por Morris )' cols., en
1977, en un toca! de 3.37 hombres, controlados durance
20 años. Los autores observaron uoa relación inversa encrc la
c:mridad de fibra consumida y la morbimort:llidad por e n·
fermcdad coronaria. Desde enconccs se han realizado mulcitud de trabajos epidemiológicos que confirman esta hipó«·
sis tta:bla + 4). La mayoría de ellos encontraron una
reducción en d riesgo de padcc.cr cnfcrmcdad coronaria que
oscila cncrc 40 y 48 °o. cuando se compara el consumo más
airo de libra (media entre 23 y 29 gldia) con d consumo más
bajo (media enue 11.5 y 12.5 gldfa). En estos trabajos se
propone que un incrc.mc:nco en e:I consun10 diario de 1Og de
fibra disminuye el riesgo de: enfermedad coronaria un 19 {lo.
De las ditcrcnccs fuences de fibra milizadas (cereales, frutas y
verduras), los cereales mostraron una asociación más fuerte
con la n:ducción dd riesgo dc enfermedad coronari:i, disminuyendo ésta un 29 %. por cada 1O g de incremento diario
en su consun10.
lctus cerebral
Algunos csrud ios epidemiológicos dcmuesrran que d consu·
mo de fibra de cereal encero reduce la incidencia de icrus
cerebral en una proporción que puede llegar a ser pdcrica·
menee dd 50 %, cnrre los quinúles m:is altos )' m:ls bajos en
su consumo. no existien do protección cuando los cereales
son refinados. En escos csrudios.. tan1bién se dcmosrró que la
ingcsta conjun ca de fibra p rocedente de fiuca y vc-rdura no
incrcmcnt::tba la procC'Cción que los ce~aJcs pres<ncaban
frcnce a la apañción de icrus cerebral (tabla t-4).
En 2003, Mozaffarian y cols. public:tron u n csrudio co·
hor1e que invescigaba el cfccco pRvcncivo del consumo dc
fibra y d riesgo de episodio ccrebro•'25cular, pero en una pobl.tción anciat12 (> 65 años). Escc trabajo es muy incercsante,
ya q ue. en cscos individuos. la in fluencia de los hábitos dieréticos suele ser menos pronunciad.t, porque: d riesgo de ate-ros-cleros is cscá más 2\.-anzado. Este estudio se n:alizó en 3.588
J
Bases fisiológicas y bioquínucas de la nutrición
Mozaífarian JAMA 2003. 289
Mechant J. Nutr 2003: 133
L1u. JAMA 2000: 28l
Liu. Arn J Ctin Nutr 1999. 70
Jacohs. Am J Publ Health 1999·89
Wolk. JANA 1999: 281
Pietinen. Cir-culation 1996. 9l
Rimm. JAMA 1996: 275
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-<!
¡•·
R1esgoECV
Riesgo EAP
l "'
Rfes9'0 1ctus
Riesgo EC
¡.
MortaLdad EC
Mortalidad ECV
1\1 no mnnal
EC mortal
EC mortal
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Riesgo EC
Riesgo ECV
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EA?: e ..fermedad artena1 penfenca; EC: el"f:crmed~ coro.una: ECV- ~nlem'ledad cardiotascul.<r'": IM 1nfano de m1oc.an1 o; 1 reoocc on;
s1;n flcativa;-=-'. sm efKto signi:fica:ttYti.
1""'=
teduccKin
r mujeres, controlados durante 8 años. D<:spués de
cluidas en las guías de recomendaciones csrablecidas por la
ajustar con orros fucrorcs de riesgo. el consumo de fibra pnr
cedente de cerea.la redujo el riesgo de episodio ccrcbrovascu ...
lar en un 21 ° o. cnrre los quinrUC':S más airo y n1ás bajo: sin
iVaiio1UÚ Coir11rrol Edur.rrion P,ogra_m Al11erira11 Hean As10-ria1io11. lgualmcn[e, la Food and Drt1g Atltt1i11i1m1tio11 ha au ..
roriz.ado la rccomcncbción que cscablcce que los alin1entos
que conricnm 0.75- 1,7 g de fibra soluble por ración pueden
hombm;
embargo, d consumo de fibra procedente de frutas y vcrdur.u
no moscró efecto beneficioso alguno. Cuando se analizaron
por separado los incidentes ccrebro\'"'J:SCUlares.. la n1ayor pre. .
,~cnción se encontró c-n b aparición de iccus, siendo mC'nor en
la protección de infan:o de mioca.rdio no morral.
Mecanismos de acción
El mecanismo principal por d cual la fibra dietética podría
mejorar la ECV es consecuencia de su capacidad de dismi·
nuir los niveles de colesterol en sangre. cfC'cco debido cspc..
cialmcncc a su fracción soluble. No obscancc. la dicta con un
aleo contenido en fibra presenta también etC-ccos bcnefici°"'
sos secundarios derivados de la nlenor ingcsca de gr.tSa, la
pérdida de peso. un mejor control de la presión arterial y
una disminución de la resistencia a la insulina. Por último,
no hay que olvidar que los alimentos ricos en fibra suelc::n
tener componentes antioxidantes que [ambién prC\·icncn
muchos de los problemas derivados de la ECV.
Disminución del colesterol en sangre
Con10 se ha indicado anlcs. n1uchos csrudios cpidcmiológi....
cos demuc::srr.in que los alimentos ricos en fibra disminU}'CO
los ni\'cfc:s de colesterol en sangre. especialmente la fr.tcción
LDL-colcsccroL Se ha csrimado que, por cada gramo de fibra
diccétic.a .soluble que se incorpora en la diera, se consigue un
descenso de los niveles séricos de colcsccrol LDL de
0.019 mmol/I. Las fibras que disminuyen los niveles de co·
lcst:erol están prcsenres. encre ocros. en los siguienccs a.lin1cn....
ros: manzanas. C<"bada. iudias y orrns legumbres. frucas y
\'crduras, harina de avena. pan de avena y cáscara de arroz.
También algunas fibras purificadas. como la goma guar,
goma karaya. pcccina. cucículas de P.-yUium, polisacirido de
soja y goma de x:mrano, han dcmoscrado eficacia. Dos de
csras fibras, d ~-glucano de la »-cna y la cucicula de Psylliunr. han n1ostrado suficicnres evidencias para que sean in·
reducir d riesgo de cnfúmcdad cardfuca.
Entre los mecanismos implicados m la d~smlnución del
colcsrcrol sanguíneo, cabe dcsracar los siguientes (6g• .¡..5).
Secuestro de los ácidos biliares. Cuando la fibra llega al duodeno, .sccuacra los ácidos biliares en el interior de su marri~
como consecuencia. aumen[a .su excreción con las heces. dis..
minuycndo b canridad que llega al higado por la vía cmcm·
hcpácica.. Los cipos de fibra capaces de arrapar los ácidos biliares son I~ tlbr.tS viscosas -como las pectinas o las gomas-y
las fibras ricas en lignina.
El secuestro de los ácidos biliares por la fibra tiene un
doble cfi:cro en d metabolismo dd colesterol. En primer lugar, para compensar su pérdida por heces, h15 células hcpáá·
cis se ven forzadas a formar más ácidos biliares primarios a
partir del colesterol. y. si este incrc:mcnro de Ja degradación
del colcs[erol no es compensado n1cdiance un aumenco de su
sin tesis. tienen que captarlo del colcs[erol cirrulancc. por lo
que sus niveles p)asmáúcos disminuyc:n. En S<'Sundo lugar.
cuando bs .sales biliares son adsorbidas por la fibra dicrérica
en el intestino delgado, se forman inccraccíoncs micelarcs
qu< impiden que las grasas se puedan c:n1ulsionar. y. con10
consecuencia. disn1inuirá la absorción de colesterol biliar.
dd procedente de los alimentos y de todos los lípidos en
general.
º"º
posible cícero de la fibra dicréáca, relacionado con el
met.lboli.srno de los ácidos biliares. seria el cfccco prc:-"encivo
de la formación de cálculos biliares. debido a la alrcración del
espectro de ácidos prcsencC"S en la bilis y las heces. Así. cuando
los ácidos biliares stcucstrados en <1.intcscino delgado se libe·
can en el ciego. la microbiota transform-a estos ácidos prima~
rios en secundarios. que son más difíciles de absorber. con lo
cual la mayoría se pierde por las heces. Esra pérdida de ácidos
biliares secundarios se craduce en un aumento del cociente
ácidos biliares primarios/ ácidos biliares secunda.ríos en las
personas que reciben un aporre de fibra en la dicca, lo cual da
Fibra dietética
HMG-CoA
4
HMG-CoA
Fibra
Piplr"1 ,_, Pos¡bles mecanlsmos por los cuales la fibra dretética podria átsminuir el cotesterolplasmábco. 1: secuestra áa dos biliares. con lo que
incremen?a el paso de colesterol a ácidos biliares, 2: dificulta la absorción del colesterol de los alimentos. y 3: el prop;on.ata bloquea la sínl~is de
colesterol HMG-<:ok ~-hidroxi-~-melllglutan1 coenzima A: LDL: tipoproteínas de baja densidad.
como resultado una ntcjor solubilízación dc:I colcsrcrol biliar
Mejoria en el concrol de la preS1iJn arterial
y una disminución de la capacidad licogénica de la bilis. Es•e
hccho ha sido dcmoscndo en diversos estudios realizados
tanto en animales como en seres h umanos.
Disminución de la absorción de colest erol B colesterol de l.i
die-ca es secuestrado por los geles viscosos de la fibra en el
esrómago y d duodeno, por lo que su solubilización micdar
por los ácidos biU.rcs scr:i más difícil, lo ctul, sumado al
hecho de que existe una menor c:mridad de <leidos biliares
lib res. disminuirá el craruporcc: de colesterol hada la mc:-m...
brana absoniva. Cuando d colcsrcrol es capaz de alcanzar la
membrana del yeyuno. su absorción se \'e comprometida,
debido al aumenco de espesor de la capa supcrlicial de agua
que: baña la mucosa. Por último, cuando d colesterol secue,s..
trado por la fibra alcanza. el ciego, la n1icrobiota bacteriana
dcsrruyc la fibra soluble y se libera d colesterol, pero a csrc
nivel la capacidad de absorción es muy reducida.
Algunos esrudios han dC"n1osuado una asociación inversa C"n•
ere el consumo de fibra y una reducción de la presión artC"riaL
Esta relación se ha scñ.tlado, sobre todo, con la ingcslión de
avC"na. Sin embargo, la mayoría de los ensayos clí~icos efcc..
luados proponen q ue el efecto hipoccnsor de atas dierdS se
debe más a la pérdida de peso que a la acruación dirccra de la
fibra. En conc:ras.tc. los resultados obtenidos en el estudio
DASH (Dietar¡ Approaclm ro Stop Hypenmsio11} señalan
que u na dicia alca en fibra y baja en grasa es muy efecci\'a
para Kducir la presión -arterial Estos auton::s proponc:-n que:
la pérdida de ¡x:so. jumo con una diera baja en grasa y alca
en diversos alimC"ntos ricos en fibra -como fruca~. vc-rduF.tS y
e<rc:ales-. pueden ser nccC"sarias para reducir de forma signi..
ficativa la p rcsiOn arterial. Sin embargo. este cscudio no p re..
scnca un efecto significativo en fa rcduccíón Je la pKsión
arterial. cuando el incrcn1en[O en el consumo dC" fibra proce..
de de una linic-a fuente.
Inhibición de la síntesis de colesterol La principal enzint:i que
regula la sínresis de colcscerol hcpácico es la ll· hidroxi· ll·
merilglmaril coenzima A rcduccasa (HMG-CoA rcducrasa).
Disminución en fa resss.rencia a la insulina
Esra enzima cara.liza la produccíón de mo...Jonato a panir de
H~1lG-CoA, y su actividad aumenta cuando C"Xiscc: una baja
concencración de colcsrcrol en los hepatociros.
La fermentic ión bacrcriana de: la fibr.i en e l colon da
como resultado un .lumcn to en la producción de ácidos gra..
SOS de cadena Corta. En di\'Cf'SOS csruruos C'Xpcrimc-nta(cs se
La resistencia a la insulina es uno de los factores ln1plicados en
una serie de anormalidades relaciona.das con la enfermedad
cardio\'3SCUlar. quC" se engloban bajo el rérmino de síndron1c
o sindrome metabólico {6g. -t.6). Asi, esta resistencia es
ha obser.'ado que d propionaco, mu ser ab<-0rbido desde d
colon a la circulación ponal, puede acmar inhibiendo a la
HMG -CoA rcductasa, disminuyendo la sínrcsis de nuevo
colesterol.
.. x..
responsable de las sigtúences alceracioncs: dislipidemia. hi¡x:·
rinsulíncmia. hipertensión e inhibición de la fibñnólisis~
Como se b:a nl<:-ncionado a ntc.s. numero-sos crabajos seña..
lan que la fibm mejora la resistencia a la insulina, lo que
implicaría un n1cjor conrrol de esrc: síndrome plurimetabóli.. 9P,t!
co, pn:viniendo la incidencia de ECV En 1003 se llevó a llWi
J
Bases fisiológicas)' bioquímica> de fa nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
H1pertnsuhnerrua -
1Factor tróf C:l
,-1_
Resiste-neta
a la lmulln.a
Officu ta
fibfi nólis1s
1
H1perfenstón
arterial
Obesidad visceral
• lnctal""elltil
la secrec.ión
de C1t0quína!
• A&Jmerrta E f up
deaodas ~
no est?n hcad ~
aJ ti. pdo
,._,.,.. 4-4 Síndrome «X. o síndrome de resistencia a la insulina
cabo d Estudio de Pr<Vcnción de la Arcrosclcrosis de Los
Angeles, en d que se estableció que una dicta rica en fibra
soluble, cspccialmc:ncc en pectinas, rcduc< el engrosarnicnco
de la Íntima de la a.recria carótida. par.ímcuo que indica la
progr<."SiÓn de la aterosclerosis. Este efccto cscaba relacionado
con una mejora en el pafil lipídico y con una disminución
en la hipcrinsulincrnia. Es in1portantc cener en cuenta que la
insulina, además de su papel n1c:cabólico, tiene un efecco
prolifcrativo sobre el endotelio y el músculo liso \.'a.Scular. a
cravés de las \'Ías de transducción de proceinas quinasas acri~
vadas por mirógenos (MAPK) (cap. 4. Señalización imracc·
lular. tomo ll). que desemp<ñan un papel muy imponantc
en la progresión de l:a aterogéncsis.
Fibra die!élica y cáncer
La dicta dcscmpciu un importancc papel en la criología y la
prc\'ención del cáncer, pero codavia hay que invcsrigar cuáles
son los factores que inccrviencn en este proceso, así como sus
n1ecanisn1os de acción. Numerosos e.scudios c-pidemiolOgi·
cos sugieren que un incrcrncnro en el consumo de fibra dic..
rética puede disminuir el riesgo de cánceres de dependencia
hormonal (n1anu. úrero y ovarios en la mu¡er, y próstata en
d hombre) )' de localización en d cracro gasrroimesúnal (colorccctal). Es importante destacar que resulta complicado
cstabkc.:r la relación cntte la fibra dietética y d desarrollo de
cáncer, debido a los siguientes motivos: la difeKnte composición de la fibra en función de la fucnre de la que proceda;
las variaciones derivadas de las distintas cécnicas uúlizadas
en la cuantificación del conrcnido de fibra en la dicta, y los
posibles efeccos e;ercidos por oaus corucicuyc:ntes ~orno las
vitan1inas, los isoAavonoides o los ficacos--1 que están cam·
bién presenccs en los alimc:ncos ricos en fibra diecéric.i.
Cáncer colorrectal
EJ cáncer colorrcccal es uno de los cipos de cáncer más frc..
cucnccs en los países desarrollados. ocupando el cuarto lugar,
después dt" los cánceres de puln1ón, próstata y man1a; sin
embargo, se trata dc la segunda causa dc muerte' por c.áncer,
después de los cánceres de pulmón (en "arones) y de mama
(en mujeres). Su aparición parece deberse al rcsulcado de una
incerncción entre tacrores genéricos y 4mbicntalcs, dc:stacan..
~o cncrc los úlcimos la dicta y d estilo de vida. Enrre los
bctorc:s d..iecéricos posiblemcncc relacionados con la carcino..
génesis colorn:ccal, se incluye el mayor consurno dc protcí..
nas animales y grasas animales sacuradas. junco con una dic..
ta hiJXrcalórica. con una clC\oada proporción de hidratos de
carbono refinados y- alcohol, en decñmenco del consumo de
fibra dietética, vérdura y fruca.
En función de lo a.merior. se planteó la posibilidad de que
l:a ingcst:i de fibra dietética ejerciera w1 efecto bcnc-ficioso en
la pr<Vención de la aparición dd cíncer colom:rtal. El pri·
mero en proponer esca •hipótesis de la fibra• fue Burl<ltc. en
1971. a1 observar la baja incidencia de cincer de intcslino
grueso existente en la n1ayoría de las poblaciones africanas,
cuya dicta se caracn:rizaba por una ingcsca elevada de fibra
dietética, junto con una baja proporción de azúcares refina·
dos. Desde entonces~ han sido numerosos los autores que
han in»cscigado en profundidad la asociación cnrrc la fibra
dietética y la aparición de neoplasia colorrecrat As.í, los pri ..
meros csrudios epidemiológicos, publicados entre 1990 )'
1994 v analizados mediante mctaanálisis (con más de
15.00Ó pacientes), apuntaban a que d riesgo de aparición de
cáncer colorrcaal disminuía a medida que aumentaba el
consumo de fibra diecécica. estableciéndose que la ingcsta
diaria de rruÍ5 de 27 g de fibra se asociaba con un descenso
significativo de. aproximadamente, el 50 °-o en el riesgo de
prcscncar este cipo de neoplasia. en comparaciOn con indh1..
duos cuyas dictas incorporaban menos de 11 g de fibra al
día. Conclusiones similares se obtuvieron cuando SC' valoró
el riesgo de aparición de adenomas colónicos. los cuaJcs se
consideran precursores de la aparición de cáncer colorrccta1.
Sin en1bargo, algunos estudios prospectivos cucscíonaron
d papel bcndidoso de la fibra dietC<ica en la prevención de
la aparición de cáncer colOnico. t\.si. en di\•crsos esrudios cohortes llevados a cabo canco en mujeres corno en hombres • .se
puso de manifiesto que la ingesca de fibra diccécica cota! no
se encontraba asociada con una reducción signilicaáva en la
incidencia de cáncer colorreccal o en el riesgo de aparición
de adenomas. No obsrancc, hay que seña.lar que, en los hom...
brc::s, .sc obscn·ó una asociación in\'"Ctsa enuc el consumo de
fibra y el riesgo de aparición de adenoma co1ónico distal.
cspccialmeme cuando se Cf2C3ba de fibra procedente de fruta. no c-nconcrindosc:: c::sca asociación con la fibra procedcnrc
de cereales. \•erduras o .scmillas. En cons«Uc-ncia, se sugirió
que d papd proceccor lo cjorcía la fibra soluble, en concrapo·
sición con la fibra in.soluble. De acuerdo con esto. sería po·
siblc que, al menos en d hombre, la fibra diccética inAuyera
positi,-an1cnce en las etapas rcmpranas del cincercolorrc::ccal.
pero no en las etapas avanzadas de c.sre proceso.
Es imporcancc tener en cuenca que. en cscos estudios prospc::ctivos, algunos fuccores han podido Ucvar a conclusiones
erróneas en la relación cscab)ccida t'ntrc el consun10 de una
d iera ~ica en fibra y la incidencia de cánc.cr colorrccral. Entre
cscos tactorcs, cabe rcsaJrar los siguicnrcs: los hábicos dieréci ..
cos n1ás o menos hon1ogéncos de la población; la fuencc de
Fibra dietética
4
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fibra, y la camidad de fibm ingerida (que no hay¡¡ sido suficicncemcnce elevad.a.)~ Dos cscudios prospectivos -uno rtali~
zado en Europa (Euroµan Prosptctit>e bwmigario11 of Canur
and Nurririon) y ocro en Estados Unidos (Pro1/all', Lung,
lorect11l. and Ot'tlriall Cancer Scrt't'lling Trii1/)- incencan sol·
venc.ar esras deficiencias.
En el esrudio europeo se valoró la incidc-ncia de cáncer
colorrcctal en poblaciones con hábicos diecécicos muy \"aria..
dos, canco en relación con el consumo cocal de fibra como en
d ápo ingerido, procedentes de 7 países europeos (lulia, España. Reino Unido. Alemania, Dinamarca. Holanda y Suecia). Las conclusiones de esce csrudio indican que, cuanco
mayor es d consumo de fib., mtal (hasca 32 gldía de media).
menor es el riesgo de desarrollar cáncer de colon. especial..
menee el cáncer localizado en el lado izquierdo del inccstino
grueso. careciendo de efecto beneficioso frente al cáncer de
localización reccal. Esce efecco c:s ejercido por la fibra, inde..
pendic-nccmcnce del cipo de alimenco de donde proceda, aun...
que el csrudio cscablccc la existencia de una relación, sin dife·
rcncias significacivas. con el ntayor consumo de fibra
proccdcncc de la frura, los cereales y las verduras, no así con
la proc:cdcnce de las legumbres. El estudio noncamericano,
incluido en un programa de dccccciOn precoz de cáncer colorrectal ll<Vado a cabo en diferentes regiones de Esrados Uni·
dos, en más de 34.000 individuos. ratificó esce efecro prn'cn...
tivo de la fibra; así. los panicipances deJ esrudio con mayor
consumo (36.4 g/día de media) prcscnraron una rcduccion
del 27 O.o en el riesgo de prcscncar adcnonta, en comparación
con los indi\'iduo.s incluidos en el grupo con el nlenor consu....
mo (12,6 g/dia de media). Esta asociación inversa fue más
patcmc con b fibra p rocedente de frutaS o de cereales. pero
no con b procedente de verduras o de legumbres.
En conclusión. y a pesar de los dacos a \'eccs conrrJdictcr
ríos obtenidos en cscos c5rudios, cxiscc consenso cncrc los
cspccialiscas en que existe suflcience evidencia para sugerir
que la incorporacion en la dicta de cantidades de fibra de
30-35 gldía. sobre codo procedente de fruw y cereales, reduce el riesgo de aparición de cáncer colorrcccaL
e,,..
Cáncer de mama
~umero.sos csrudios han cscablccido que ruanco mayor sea
la exposición e:n el tiempo a hormonas csceroidcs endógenas
ováricas (cscradiol) por pan< de b mujer, mayor será el riesgo de p rcscncar cáncer de ntama. Por lo canco~ cualquier me·
dida que rcdUZC:l csros niveles hormonales puede ser bcncfi·
ciosa en la prc\'ención de es.ce cipo de cáncer. En csce S<"ncido.
se ha posmlado que una dicta rica en fibra r baja en grasa se
asocia con un:a reducción en los niveles de hormonas sexu41...
les femeninas. jusúficando el papel prcvcnrivo que la fibra
dic-cécica podría cicrc.:er en csros rumores. ~o obscance, y de
forma general, los contenidos de grdSa y fibra en la dicca se
cncuenuan inversa.menee rclaciorudo.s. por lo que es difícil
5Cparar los efcccos debidos a cada uno de CSlOS nurrienccs,
dado d papel que también se le ha acribuido al coosumo de
grasa en la aparición del cáncc-r de mama.
No obstancc. c.n un csrudio realizado en Finlandia , en
donde el consumo de fibra dictélica y de gr.isa e5 dcv-ado, se
demostró que la incidc-ncia de muene por cincer de mama es
considaablenu:ncc menor que en otros países occidentales.
como Estados Unidos.. donde, si bien e.I consumo de gr.isa
can1bién es elevado. no 1o es el consu.mo de fibra dietética. De
hecho~ la mayoría de los cscudio.s proponen que el incrcmcnco en c.I consumo de fibra, prefc-n:ncemcnte p rocedente de
verduras. cereales y lcglLn1brcs.. se asocia con una disminu ..
ción en el riesgo de cáncer de n1ama e, incluso, con una re·
ducción en la incidencia de alccraciones cpifeHales prolíferath·-as en las ntamas de carácccr benigno. La presencia de
compucscos polifcnólicos del úpo de los lignanos en la fibra
diecécica se ha propuesto como un factor dccerminante en el
menor riesgo de padecer e.facer de mama. & ha posrulado
que los cncerolignanos (cncerodiol y encc-rolaccona). genera..
dos por la acción fermencaciva de la ntícrobiota sobre los Jig·
nanos. cienen actividad moduladora del rccepcor escrogénico.
Mecanismos de acción
Se han propuesto varios mecanismos polcncí.tlcs por los que
la fibra diecécica podría ejercer su efecco proceccor en el cán·
cer:
1. La fibra aumcnra el \'Olumcn del contenido inccsrinal v
disrninuy~ el ciempo de tránsito inccstinal. De csc:.t forma.~
diluyen los carcinóg<nos potenciales que pueden estar pccscnccs en el conccnido del colon. al tiempo que S(' rechace la post.
bilidad de comacro con células d~ la mucosa intestinal.
2. La fibra tiene ctpacidad de fijar carcinógcnos potenci:tlcs, como los ácidos bili:m:s. Los ácidos o bs sales biliares lijados no se dq;radan en d colon, cviundo su con,·cJsión por las
eruinus bacterianas en ácidos biliares secundarios. algunos de
los cuales son considerados procarcinógcnos. A csrc efecto. hay
que añadir 12 capacidad de la libra de disminuir d pH kcal, lo
que inhibe: b accividad de las enzimas baccerianas involucradas
en d metabolismo de los ácidos biliares.
3 . La gcncracion de ácidos grasos de cadena cona en d
lumen intcscinal, en especial de buriraco. puede corurirwr un
f.tctor de gran intportancia en la prevención de la carcinogénc·
sis colorrcctal. De hecho, csrudios expcrin1encalcs realizados in
vitro han dcmosrrado la capacidad dd buárato de inhibir la
prolifcr.tciOn de células rumora.les colónicas. inducir su dife..
renciación y promover la apopcosis~ Enrrr los mecanismos
propue.sros para ejercer escas acciones por panc dd buriraco en
las células rumoralc.s, se incluyen los siguícnces:
• La cstimulación dd proceso de hipcraccálación de h istonas. que: prontuo-e la cxprt'SiÓn del gen que genera el
p2 J, porcnte inbibidor dd ciclo cdular. El pl 1 inhibe al
oncogén bd-l , que es uno de los responsables del b loqueo del proceso apoptorico celular. Por lo r.uuo. d buri·
raro, al promo»cr la expresión del p2 I , fu"orccc la apoptosis celular. El burirnro es capaz de modular la vía
canónica de señalización \X1nú~.-c.acenina, la cual se en·
cuenrr:a consrirutivamencc acti\'<tda en la mavoría Je 1os
cánccrc5 de colon. Esra \'Ía concrola la apre~ión de nu ...
merosos genes relacionados con el ciclo celular, así con10
mecaloproceinasas prometastásicas y el factor de crea ...
micmo vascular mdordial (VEGF). implicado en la an·
giogéncsis. Además, se ha csrablccido que d bmiraro in·
J
Bases fisiológicas)' bioquímica> de fa nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
hibe la expresión del recepror rransmcmbrana para el
VEGF denominado neuropilina 1, la cual«: <ncucncra
elevada en el cáncer de colon y cuyos niveles se relacionan
con su potencial n1t"tascisico.
• Se ha propuesto que d buciraro es capaz de inhibir la C:X•
presión dd faccor acelerador de caída (DAF. dwry aceekr.ui11g fimor} en discinr.is líneas cdubrcs procedcnccs dd
cáncer dC' colon. Escc fuctor se apresa C'n la superficie de
las células cancc:rosas colónic.as y consc:iluyc un mccani_s..
nto de dcfC'nsa frente a la actuación de la rcspucsca inmu..
nitaria humoral a través de la vía del contplemento. Re~
c iC'ncententc se ha descrito que el butirato es capaz de
n-gular los perfiles de expresión de micro-RNJ\ (miR.'IA)
implicados en el ciclo celular, la proliferación y la apopcosis en células de cáncer de colon, los cua1cs puedC'n verse
modificados en estos pacientes. Así, diversos csrudios han
ntoscrado una regulación dC' la expresión de miembros de::
la familia miR- 106b y miR· l l -92a. ambas involucradas
en el cáncer de colon~· por parre dd buriraco en células de
carcinoma colónico.
Además, se ha sugerido que d efccco que cicne la fibra
.sobK la producción de insulina puede conuibuir en la pre ..
vención del riesgo de cáncer colorrectal, dado que la hipcrin·
LJ
.sulinemia S< considera un in1porlanre faccor de riago en la
gene.ración de rumores, ya que la insulina a un faclor de
crcdmienrosignificatiYo para las células epireJiales colónicas
y se compon.J como un milógeno para las células de ca reino-.
n1a colónico. Finaln1entC'1 ha sido ampliamente' descrito el
cfccco anciinllamaiorio del buciraco, d cual cscá mediado
por la inhibición de la producción de cicoquinas proinfbma·
rorias. así como de quimioquinas y moléculas de adhesión
que limican el rc:cluc.amienro leucocicario. Este efecro tiene
gran rcJC\-ancia. puesto que:: el cáncer asociado a colitis es un::i
de las rrcs prinápala condiciones relacionadas con el cincer
colorrccraL Una resolución insuficiente de un proceso inAa ..
n1atorio puede:: conducir a un estado dC' inflamación crónica,
que es un faccor cciológico común en el cáncer. Además~ la
ingc:sra de prcbiócicos puede p romov<r la inccgridad del epi·
relio colónico mediante la producción de buriraro, que c.s la
principal fuenu: de energía dcl colonociro. y el crecimiento
de:: bacterias beneficiosas en el colon. De nucYo, la regulación
de:: la microbioca inccscinal por panC' de prebióc:i cos puede .ser
una csu:icegia cerapéurica n1uy inc<."rcsancc para la prevención y e] cratami<."nto del cáncer colorn:ctal, puesto que csci
descrito que." S< encuentra significaci"\"amcnce modificada en
estos pacienccs, destacando cl descenso de bacccrias produc·
tor.is d.e buriraco.
RESUI" 8'
El concepto más reciente propuesto para la fibra es el siguiente: «la pane comestible de las plantas o hidratos de
carbono análogos que son resistentes a la digesuón y ta absorción en el inte-stino delgado. con completa o parctal rer-mentación en el intestino grueso». la fibra dielérica incluye
potisacándos. ü!igosacand-os, li9n1na y sustancias asociadas de la planta.
Las fibras dietéticas promueven efectos beneficiosos fisiológicos -como el laxante-- y/o atenúan los niveles de colesterol y/o de-glucosa en sangre-. Pcr lo tanto. la fibra dietética no está formada por sustancias con una estructura
concreta que permita diferenciar sus componentes, sano
que distintas propiedades permiten encuadrar una sustancia bajo el concepto de fibra dietética. Entre estas p.ropiedades, destacan tas sigui-entes: a) san sustancias de origen
vegetal; b} suelen ser moléculas muy complejas. en las que
su mayor pane soo h1dra1o:s de carbono. si bien algunos
componentes de la fibra -como la lignina- son de otra naturaleza. y e) es inatacable por las enzimas digestivas humanas, pero puede ser fermenca-da por tas bacterias presentes en el intestino grueso_
Los componentes de la fibra die1etica poseen estructuras
muy diferentes y. por to tanto, proptedades disttntas. Basándose en su comportamiento al estar en contacto con el
agua, se clasifican en fibras solubles y fibras insolubles y.
en función de su fermentabilidad, se dividen en fibras muy
fermentables. parcialmente fermentables y no fermentables.
La importancia que en tos últimos años es.tá adquirrendo la
fibra en nutrición s.e debe a que dtVeISos estudios epidemiológicos han puesto de manifiesto que su consumo previene la aparición de determinadas enfermedades propias
de tos países desarrollados. que se engloban bajo el térm;no de -.enfermedades de la opulencia,.. Asi, el incremento
en la rngesta de fibra dietética ayuda a prevenir la djab.etes.
las enfermedades cardiovasculares., la obesidad y las enfermedades del tracto digesuvo fcomo el estreñimiento
crónico o la diverticulosisl. No o-bstante, hay que tener en
cuenta que no todas las fibras tienen los mismos efectGs
benefi<:iosos para la salud. Así, la fibra soluble es muy úul
para la prevención de la obesidad. la diabetes o las enfermedades cardiovasculares. mientras que el consumo de
fibra insoluble parece meior para controlar las enfermeda·
des del tracto digestivo.
Todos los hechos reseñados han llevado a recomendar un
aporte de fibra de alrededor de 25-30 g/dia, así como a que
éste- esté balanceado de la siguiente manera: 75 % de fibra
insoluble y 25 % de fibra soluble. Igualmente, se recom1en·
da que. siempre que sea posible, es.te aporte se haga con·
sumiendo alimentos ricos en fibra y no tomando suplemen·
tos de ésta. Esto se debe a que: al los alimentos ricos en
fibra contienen otra-s sustancias. como vitaminas. minerales o antioxidances. que pueden colaborar en la prevención
de estas enfermedades y b] al ingerir estos nutrientes. se
realiza un cambio en la dieta. evitando el consumo de otras
alimentos nocivos para la satu.d.
CAftl\.'LO
Fibra dietética
4
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Este trabajo recog:c Jos estudios cp!dcmio.lóg.tcos m.u imporuntc:s
que n:l:lciorun el consumo de .;ilimcntos ricos en fibr.1. y la dUbcro
cipo l. Los .tutores llegm ¡¡ la condw.ión de que l.a fibr.;: procc:dcntC'
de ccrc:-.t!cs es la que prcscnu un m;ayor cfttro protcctor de t1 di.1·
b<t...
P ASTOR-Vll.L\r.sct...'S.\ 8, RA.""GO.-·H lffl[fA Oo, ACl!Il.ER..\ CM, GIL:\. A
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compounds. Ano Nuu ~lctab 2015; 66: 168-81.
En esta wá.sión si:stc:mitic;a, los .autores esublcccn el p;tpd po«'n·
ci.tl que compuestos bio.activos. incluidos c.1rbohidr.uos considcr.ados conlo fibr-.t diC'tt'tic;i, pueden tener <n la C'DÍcrmcd.id c.ardio\--;u,-
culuc
Rn>o~oo
L La. 6bra tc-ra,,C:utica, 2 • cd. BarcC'lona: Glosa, 2002.
Es uno de !os pocos libros dcdictdos mtcg:nmcntC' ótl c:nudio dc la
6hra. H:acc una revisión mur .tmplU dt'I concepto dc fibra y de sus
componcntct.. l,Sl.l.:t.lmcntc ;iporu muchos cstcdios clínicos. con b.'
posiblo :aplic.t...-ioncs de L fibra. profund.i.u.ndo .sobl'l' todo C'n la
fibra proccdcnt(' dc l;a. s<mill.J de Pla11Utgo m.urL
SJLV.-\ ~l.
Ka.ulER CK,
AZE\"'EDO ~1.J.
D E AllrEJD.\
JC, SrEOravRGO T , Gaoss JL.
fibc:r intakc: and gfyttmic control in paticnu with
lJp<' 2 diahctcs me:Uinu: a sy,stc.matic rcvicw with m.cta·analylli
oí randomitcd controllc-d uiaU. Nutr Rcv 20131 7 1: 790·8.0I.
Jtco\isión sistan.úia que: indu)-C un nu:taa.nilisis de los d ifcrcnta
cru.tyos ;deoatoriudos y conrrobdos que an.tfíu.n el efttto dc l.a in-
goo de fibra dictéric-.t en el control dc Ll glucC'mu en pacientes con
di;ibcrC'S ripo 1. Los :tutore.' concluvcn quc d [nCKmetuo de 13. inscsu dc fibra dictétic..a. nlcjor.1 el c~ntrol de la sfuccmi.t, de fomu
que c:st;a. rru.niobr.l ck cipo dietético ronsrituyt' una herr.uniC"nt.a
coad}"\"J.nrc p.t.r.;i<'I control d< estos pa-cicntcs.
Z\a:zvno A.. Fibra. En: An.nec:ta J, c:d. G'UW aHmc:nta.ria.s para la
población cspa;;ola. Madrid: IM & C. 2001; 277-87.
Revisión csqucmjtic.a y riguros.1. dc Jos .t.Sp«t~ m.ís impon;antcs
rcb.cioru.dos con la fibra d ietéric.t. induídos el concepto. bs oractcrístio.s. las .l«ioncs biológic;u y b:s rccomcnd;acioncs en cu.Jnto :;i
su con.sumo.
Metabolismo de las lipoproteínas
A. Sánchez Pozo
5
y Á. Gil H ernández
(,;
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•
B
Conocer el papel de las lipoproleinas en el transporte de los lipidos plasmáticos.
Explicar fa estructura y composición de las lipoproteínas. así como las moclific.aciones que
sufren durante el metabolismo.
Conocer los procesos de síntesis y secreción de las lipoproteinas, así como sus principales
alteraciones.
Comprender el papel de las enzimas lipoproteina.s lipasas, las características y las alteraciones
relacion.1das.
Explicar el papel de la enzima lecitin..1-cofesterol-aciltransferasa y los procesos de intercambio
de lipidos. especialmente los de capt>ción ele colesterol de los tejidos.
Conocer los procesos de captación de lípidos y lipoproteinas por los tejidos, su regulación
y a.Iteraciones relacionadas.
Comprender el proceso de depósito de colesterol en los vasos sanguíneos.
Describír las características del metabolismo de las lipoprotcínas en el período peñn..1lal.
Explicar el efecto de la dieta sobre las concentraciones plasmáticas de lipoproteínas.
CONTENIDO
INRODUCCIÓN
TllANSPOtlT4001lfS DE UPI005 EN El P LAS."M
Caraderísticas estructurales de las lipoproteínas
Características funcionales de las lipoproteínas
Captación de los remanentes de las lipoproteinas
1'vlet.1bolismo de las lipoproteinas de b<ija densidad
Metabolismo de las lipoproteínas ele alta densidad
MrTAllOl.15.\10 Df LAS LIPOl'IOIBNAS
El'< fi Pt:KÍODO N EO"lllTAL
>,\ETllllOLl!>-'10 D E LAS l!fOl'l!OTl'i"IAS
Síntesis)' secreción
Hidrólisis de los triacilgliceroles
por la lipoproteina lipasa
Trans:iormaciones de las lipoproteínas después
de la lipólisis
fffCTO D E LA DIETA SOAE LAS Lll'OPROTEINAS
Llt'OPROTEÍ"llS, GENES\ NUTRIENTB
m
m
J
Bases ftsiológicas >· bioquímicas de la nutñción
INTRODUCCION
Con el prcs<"ntc: capírulo se pretende que el lector conozca los
hechos más relevantes del metabolismo de los lípidos en la
circulación sanguínea. El esrudio de la absorción y h digcsrión imescinales de los lípidos se craca en el capírulo l (Fisiologfu de la d igestión). Asimismo, d metabOlismo risular de
los lípidos se explica en d capítulo 6 (Merabolismo lipídico
tisular). Escc c.apírulo s.c cenera en los complc;os denomina..
dos lipoproceínas. ya que conslicuycn el sisrema de rranspor..
« fulldarnencal. Mediante las lipoproreínas se transportan
los principales lípidos: ácidos grasos. colesterol y vitaminas
liposolublcs. Como se ver.i más adelante, b albúmina tarn·
bién puede accuac como transportador de lípidos. En nin·
gún caso se encuentran Lípidos circulanccs libres, dada su
namralcui apolar insoluble en el agua.
El conocimiento del metabolismo de las lipoproccínas es
de gran incerés e n nucrición y. sobre codo, e n nutrición cJí..
n ica. Las alt<·raciones del metabolismo de las lipoprocdnas
son de inccrés para encender el proceso de la aterosdC"rosis.
Aunque existen alrcraciona primarias y-secundarias a orras
enfermedades -com o la diabetes-, muchas de las alteraciones de las lipoproceínas escán fucrtC"men ce relacionadas con
la dit"ca. Por o cra parte. es necesario d conocin1ienco de las
parricularidadcs de c.sce merabolismo para a frontar posibles
problemas derivados de la nucrición parcnteral Por úlcimo.
las parcicularidadcs durance la fase JXrinacal resulcan relc..
vanees para e1 disc'ño de fóm1 ulas para la nutrición in funci1.
Todos cscos aspectos 5<'rán crarados en c.scc capírulo.
El metabolismo de las lipoprocdnas ccsulca siempre un
rema complejo. por las múlciplcs inccrrdacioncs entre los ele ..
meneos que lo componen . Más au n. es necesario un conocimícnco de la cinética, es decir. de: los cambios quccxpc-rimen ..
can las lipoprocdnas a lo largo del tiempo y en los períodos
posprandi:ilcs e interprand iales, para poder comprender ple·
namencc d proceso. En el presente capírulo se ha aposrado
por describir los procesos sin abundar en los dccalles. q ue,
aunque: lntcrcsancc:s. suelen dificulcar b comprensión y no
son ind ispensables para comprender d aspecto funcio nal,
que es lo que debe primar.
Por otra parce, se ha adoprado la línea de considerar. a la
\'CZ q ue SC' describen los procesos, algunas de las alccracioncs
n1ás conocid.ts y que pueden ayudar a la ho ra de cnfrcncarsc
a la nutñción de decenninados pacicnccs. En codo caso, re ..
s ulcan útiles para rc:salca.r los punros críticos del proceso.
pequeña. como la lipoproccina de baja densidad, sude crans·
pon ar unas J .500 moléculas de ácidos gr.uos. Por d contra·
río, d cransporte de :ícidos grasos por la albúmina sólo per·
n1itc el transporte' de aquellos q ue' se adh ieran a dla en su
periferia. siendo siempre una canridad más lim itada.
El rransporte de lípidos bajo la forma de Upoproccínas
p<'ffilitc el a.porte selectivo de éstos .J los tejidos, mcd.ian1c la
inccrncción de la panc procc-ica de la lipoproccína con n:ccp-rorcs y enzimas específicos de cada tejido. De ese.a form2. los
icido.s grasos y el colcstl"rol se d irigen hacia determinados
téjidos. micnrras q ue los ácidos grasos uanspon-ados por la
albún1ina no se dirigen a ningún tejido en concreto.
Caracteristicu estructurales de las Lipoproteinas
Las lipoprocc:inas son panículas q ue contienen lípidos no
polares en cJ in terior de una rubic:na s imilar a la de las n1cm...
b ranas, es decir. fom1ada por proteínas y lipidos a nfipáricos
(anfip:íüco: con una pane polar y o era apolar). Denrro de las
lipoproccínas, hay rri:tcilgliccroles y colcsccrol esceriflcado.
En la superficie se cncucncran fosfolípido.s. colesterol no cs..
ccrilkado )' proteínas lfla. ~-1 ). No se debe olvidac que codas las sustancias lipídicas. como son las vicminas liposo(u...
b les, se transportan en sangre dent ro de las üpoproccínas.
Las proccin.u consciruyc:n tcs de las lipoproccínas son de:
dos tipos: las q ue panicipan e n las inceraccioncs con rt:'CCP"'
toces y c-nzin1as (a las que se denomina apolipoproceínas.
apoproceinas o. scncilJamencc. J.p<>s) y las que- ejercen alguna
función. con10 la c:nzima lc:citina<olcsccrol ..aciluansfcrasa
(LCAT) o las proteínas intercambiadoras de lípidos. Son los
componcnrcs decisivos e n ~I rnc cabolismo. con10 se \'cr:Í mis
adebnre.
La camidad rclauva de lípidos y proteínas determina la
d..-nsidad de la panícula. Las lipopcoccinas de a lca densidad
Fosfolipidos
Colesterol
libre
TRANSPORTADORES DE LiPIDOS EN EL PLASMA
Los lípidos son cransponados en el plasma sanguíneo mayo·
ricarian1cncc por u nas panículas csfcroidaJcs denominadas
lipoproccínas. consriruidas por una cubicrra forma&a por
fosfo)ipidos y proteínas. que rodea a una zona inccrior que
alberga lípidos apolaces. Además de las lipoproccínas. carn·
bifo hay cransporce de ácidos grasos unidos a la albúmina
plasmática. El sistema de las lipoproccínas permite tmnspor·
car mayores cantidades de ácidos grasos que la albúmina. Los
ácidos grasos se c:mpaqueran en forma de criadlglicerolcs y.
com o lipidos no po1an:s-, ocupan el inceñorde las lipoproccÍ·
nas en c.an cidades muy significitivas. Así. una lipoproccína
Apoproreina
Apoprote:ina
Tñacilgficeroles
Coles<erol
esterificado
fitura 6- 1. Representaaón esquemár1ca de la estructura de las ltpoproteinas. Se han indicado algunos de los componentes.
1\-\et..1holisn10 de las llpopc~ein.1fl
5
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
son las que contienen más canridad de proccina. y las lipo-prorcínas de baja densidad, más cancidad de lípidos. Enrodo
caso, la deosidad de las lipoprorcínas oscila encre 1.006 y
1.210 glmL La ccrminología más usada para idencificar las
lipoprordnas esci en función de su densidad. Así, las lipoproccínas se dividen en: lipopro1eínas de n1uy baja densidad
(VlDL), lipoprordnas de densidad incem1cdia (ILD), lipo·
proteínas de baja densidad (LDL) y lipoprotcinas de aira
densidad (HDL).
El ramaño y la fom13 dependen dd volumen de lipidos
que contenga en su interior. Así, las forn1as esféricas suelen
conrcner cancidadel apreciables de rriacilgliccroles y/o colcsrerol csrerificado, mic-ncras que las discoidcs conticncn poca
o ninguna canridad de esos lípidos. Las formas esféricas y
discoidcs aparecen c.n c.I mecabolismo de l2s HDL. mienlras
que. en el merabolismo de las VLDL, rodas las furrnas son
esféricas. El concenido en lipidos 12Itlbién depende de la
apoproteÍn.t• .siendo muy ele\'ado en las lípoprocéÍnas que
contienen apo B, muy cspcdalmcnce la apo B-48. como
ocurrt" en los qtLilomicroncs•.
Es frecuenté reprcsc-ncar a la.s lipopron:ínas como esferas
donde pueden \·ersc proteínas y ocros lipidos en la superficie
lfig, 'ó- 1 l. Esro no deja de ser una simpüticación, ya que las
proteínas suelen cubrir la m-ayor panc de l.a superficie..
No debe olvidarse que las lipoproreínas. como las n1ice·
las. son meras asociaciones donde no cxísren cnlaca CO\".l•
lentes cnrn: sus compont"nl(S, lo que permice el inrcn:ambio
de éstos. De hechol se inrC"rcambian todos los companenccs
lipídicos y protdcos, a =epci6n de la apo B. debido a su
gr:t.n tamaño.
Caracterisucas funcionales de las lipoproteinali
Las LDL incluyen un amplio conjumo de parriculas que
condenen apo B. La baja densidad indica que son muy ricas
en lípidos. Se era.ta de un sisrcn1a que funciona dirigiendo
lipidos desde los tejidos en los que se sinrctizan hasta Jos re·
jidos consumidores. Las pnncipaks LDL se indican en la
tabla S 1. La lipoprocdna (2) c:sci prescme de furma normal
en el pl~n1a, aunque h-abituaJmence en pequeña cantidad.
Las HDL incluyen rodo el conjunro de panículas que
contienen apo A, enrre otras apoprorcinas \labia S-2 . Su
alt:i densidad indica que." .son muy ricas en proteínas. Se erara
Lipoprot~ina
M#§i§hJi&
OM
Función
B-!8
Transpone de rnaa1g!Jceroles
a los tejidos
B-100. E, C-11 Transpone de tnaalg!Jceroles
a los tejidos
lllDl
1DL
B-100. E
LOL
B-100
Lplal
B-100. lal
Transpone de criaa1gllcero!es
a\ hígado
Transpone de colesterol
a los tejirlos
Transporte de colesterol
IOL Lpooro:.ainas. de densidad interme-oia, LDL: lapc;pro\e1rias de bata d1!n·
sidad: lp
la: bpo;::rote:im ·ah CY qU!l.m'u.crones.: Vto~ fipoprcte nas de
muy ba1a cWlSldad.
UpoproteiM
Prote-inas
Función
HOL,
HOL,
A·I, LCAT. LPT
A·f. LCAT, LPT
Traosfereoaa de colesterol
Esrerilicación de colesterol
HOL-colesterol
A·I
Transporte de colesterol
a los tejidos
HOL- bpoproteinas de alta :!ens:dad; LCAJ: lecittna·coleslerol·ac1Uransferasa: LPTc proteinas transferi<loras de liei dos
de un siscema complementario para el metabolismo de l:l.S
LDL, pero que cumple om1s funciones, enuc ellas la de capear colcsrcrol de los rejidos.
Orcas apoprorcinas prcscnrcs en las HDL son las apo C.
de las que se han dcscriro varias (C-1, C-11, C-111). siendo la
apo C-ll la más incercsanre. También se han dcscriro las apoprorcínas O, H, K-45 )' M. La función de estas proteínas no
.se conoce bien.
Además de la LCAT. las HDL contienen orcas enzimas.
como la parnoxona.sa. la acécilhidrolasa dcJ factor accivador
plaquerario )' ouas. Todas ellas desempeñan un papel relevante en d mantcnimienco de la funcionalidad dd (ndocelio
V35Cular.
METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEÍNAS
Síntesis y secreción
Síntesis de quilomicrones y lipoproteínas
de muy baja densidad
La sínccsis y secreción de lipoproréÍnas se producen. funda..
mentalmente. en el incescino y el hígado. En el primer caso,
las lipoproreínas que se forman se dcnomifl2n quilornicro-nes (QM) '! cransporran la grasa de la diera. La absorción
suele ser por difusión, aunque l-a entrada de colesterol se fu....
cilira por rransporradores de tipo NPCI LJ. De hecho bs
mutaciones en este transponador reducen la absoKi6n de
colcsrcrol. En el segundo caso, las lipoprorcínas que se for·
man son las VLDL y transportan l:i grasa sintetizada en el
hí32do.
La síntesis de grasa en el hígado se: produce bien n1cdian..
te la utilización de los .icidos grasos procedentes del 1cjido
adiposo blanco. bien mc:di:ance la síntesis áe nat'O (lipogénc...
sis) a partir de los glúcidos en exceso. Tan1bién hay que con ...
rar con la grasa transporrada por los Q.\I y no urilizada por
los <ejidos periféricos, que acaba rccornando al hígado
lfig. ~2) .
En d caso del híga<lo, la secreción es direcrn a la s;ingre;
pero. en d caso dd inccsc:ino. las lipoprotelms se vierten en
la UnÍ'a y. posceriorn1cntc? en la .sangre. a través del conducto
rorácico. Alteraciones en el transporce linfático, como la Lin ...
fung_icccasia, impiden qut". la grasa de la dicta alcance la cir·
culación y pueden explicar algunos casos de hipolipidemia.
Con d rranscurso del riempo. la grasa de la diera acaba por
no absorberse y causa un cuadro clínico de intolerancia.
EJ proceso de secreción de lipoproceínas ocurre como
cualquier proceso de secreción proccica (cap. 7. Síncais. de~
gradación y recambio de las proteínas. romo 10. En csrc caso.
la proteína que debe sccre1aCS<." -la apo B. una prorcína nl.U}'
m
J
Bases ftsiológicas y bioquímicas de la nutrición
Dieta - - - - - - - . . .
Apo 6-100
- - - -VLDL
l
1
•
TEJIDOS PERIFÉRICOS
MAMA
MUSCULO
TEJIDO ADIPOSO
~-· 5-2. Origen y destino de la grasa de la dieta. Se han indu;do los te¡idos que utilizan la grasa con indepen<fenaa del destino final de ésta.
Af3: ácido graso: GW: glucosa; OM: quil<>micrones: TAG: tnatilglicerolrs: VLDL: lipoproteinas de muy baja dens1dao.
grande y muy hidrofóbici- acoge los lípidos prcscnccs en d
enromo del rcciculo cndoplásntico y los arrascra con ella
qucña diferencia es de gr:tn rrascendcncia. ya que los ami·
noácidos que le fulran son necesarios para cscableccr la inrc..
(6g. '-J). Los lípidos, como d colcscerol o los fosfolipidos,
racción con los receptores. De hecho, la apo B-48 no
sien1prc se encuentran asociados a esas membranas. Los uiacilgliccrolcs alcanzan e l rccículo gracias a proccínas cransfcri-
interacciona con ningún reccpror.
Orco aspecto difcrendal es la presencia de la apo E. E.su
proccln:a se sinccci:za cxclusivamenre cn el hígado. ~o obs..
canc(', a1 ser una prorcína pequeña, puede cnconrrarsc en los
Q~1 . a los que se un(' una va qucescos inrc:r.accionan con las
doras de lípidos de los microsomas (-"ITP, mirrosoma/ l'ril>IS•
fir prorein). L1 protdna viaja al aparato de Golgi. donde
sigue acogiendo lipidos y sufre procesos de glicosiladón,
fosforilación o acilación. Cuando la canrid:id de rriacilglicc·
role.s es adecuada. la prorcína se despn:nd<." de las n1cn1bra~
nas. quedando en d lumen de parúcubs de sc:crcdón. Por
úlrimo~ es sccrcud.J. median re cxocirosis de las panículas.
El tiempo de paso de La apo B por d sistema sccmor es
bascanrc lenco, lo que pcm1ice su regulación por numerosos
factores hormonales. La insulina y los glucocorricoidcs acti ..
\i.Ul la secreción. micncras que el glucagón. las carccolaminas
y las bom1onas tiroideas la inhiben. Los eÍcctos de la dicu se
cracarán n1:ís adclance.
Los procesos de sccreción son .sin1ilares c:n d inrc.sdno y el
hígado, pero la apoptotcína es dikrcnrc. En d hígado se tra·
ta de la apo B-100, mientras que en d inrcstino es la apo
B-48. Esta apoprotcína es una forma rruncad.t (se produce
por la aparición de un codón de cerminación en la posición
2. 153) de la apo B-100, siendo ambas codificada. por d
mismo gen. L.a apo B-48 es algo menor (2.152 aminoácidos)
que la mirad de la apo B-100 (4.563 aminoácidos). Esa pe·
VLDL o las H DL en el plasma.
Alteraciones en los procesos de secreción
de las lipoproteínas
La falca de secreción de apo B origina un conjunco de tras..
romos denonúnados abctalipoprotcinemias (ubl• ~-:J). En
ellos, los niveles de rriacilglicerolcs son muy bajos en d plas·
ma. al no existir VLDL La forma clásica se debe al defccro
en la MTP y afecra LIIllO al hígado como al inrcscino. no
observándose ni QM ni VLDL en d plasma. E.xisrc también
la denominada abctaHpoproceinemia con retención sclcctiv-.i
de Q\.l, que afecta cxclusivamenre al proceso de glicosilación intestinal y donde no hay QM. pero sí VLDL en d
plasma.
En ocasiones se obscn~a orra forma rnu1cada de la apo B.
la apo S...49.6. que rampoco inccracciona con rccepcorcs r
que origina una J.Jrer.ición denominada abctalipoprorcinc..
1\\et.:tbohsmo de las lipop<oteinas
5
'
Apo B-100
Je@>
f
RET CULOBIDOl'LÁSM O
VLDL
l~ARATO
,lOEGOLGI
,....,.. 6~3. Ensamblaje y secreción de lipoprotetnas de muy baja densidad. Se indica que el proceso se produce en ta parte interna de las
membranas del re¡ícuto endoptásmito yel s;stema de Golgi.. MTP: proteína transferidora de triacilgUcertlles de les nucrosomas; TAG: triacilgliceroles: VLDL: li[Kiproteinas de muy ba¡a densid3d
mia normotriglíccridémica. La denominación p uede inducir
a confusión.. De hecho, la normotrigliceridcmia indica que
se secreta apo B, pero é-sra no es dcccccable con los ancicucr·
pos con los q ue se determina la apolipoprotdna B-l 00 y. por
dio, se habla de abetalipoproteinemia.
La falu de cransporte de lípidos conllcv-• la falra de trans·
porte de vitaminas Jiposolublcs. La escasa de vitan1in~
como la vitamina E. puede originar crastomos neurológicos
importantes. habiéndose descrito situacione.s de a ca..xia motora. lgualmenre, la escasa sínrcsis de QM hace que la grasa
no se absorba -con el corrcspond ienn: cuadro de dc.snuaición- y que, además, pcnnanaca en e:I in testino. lo q ue pro~
duce estcaxorrca.
La falca de Lipoproceínas puede originar un cuñoso cua·
dro de: ancn1ia hemolít ica. Cuando no cxisccn Q~1[ ni
VLDL, la actividad de la LCAT prcscnre en el sisrema HDL
accúa sobre los eritrocicos. El n:sullado de la acruaciOn de
i.oacla S-3.
OHtntnre~
T~1torno
Abel.alipcproteinemoa
tonnts de ,;11e1.-Upt1pro1e1nerrua
Modiflcaclone1
pla1m•bcas
Etlotogia
Défiot d• MTP
AbetaLipoproteinemia
Oeficit de
c0-n retenciéo setectJYa glicosilación
deOM
Abel.alipoproteinem1a
Apo 8-69,6
normotrf9licendém1ca
HIJlOtríqliceridemia
muy mar.cada
EscasasOM
yVLDL
Hipotrigliceridemta
pospcand;.L
Escaso; OM
Ninguna
MTP: pro~e na transferidora de tnacitgUceroles de los mterosomas; OM; q ..1~
lomicrones: VlDL bpop.rote nas de mu1 bata densidad
esta cnnn1a (\•. mis adelance) es la retirada de colesterol de
las membranas d:e los eritrocitos. lo que los deforma notable..
menee (acantocitosi.s), favorecie ndo su destrucción.
El aumento de lipidos hepáticos origma hipcrlipidemia.
Los lípidos no suelen acumularS< en el h ígado.. ya q ue siem·
pre suele haber suficiente cantidad de apoprotcínas díspon i·
bles para la secreción. La ac:un1ulación (esceacosis) resulta un
estorbo para el fu ncionamicnco hepático y sólo se produce
cuando e:xisce un deterioro muy norable, como ocurre en la
cirrosis hepárica.
B aumento de lípidos hep3.ticos .se produce en circunstancias muv variadas. Enlrc cJlas, cabe dcsra.car el consumo exce..
sivo de ~úcarcs y d< alcohol y la diahcrcs !tabla S...l.
Tanco con el consun10 C'Xccsivo de azúcarc.s como en la
diabe1es. d dcsencadcnanrc de la hiperlipidemia es la abun·
dancia de glucosa, que hivorcce la fom>ación de ácidos gra·
sos, asi como de güe<rol En d caso d< la diabetes, hay que
incluir, además, la avalancha de ácido.s grasos p roccdenccs
del 1ejido adiposo. que llegan al hígado y ouos 1ejidos para
compensar d déficit energético. En estas cond iciones cxísce
u n aumemo de la subfracción (VLDL,) y d< las illl densas
y glicación d< las apoproccínas, 2d<mi< d< un aumenco de la
susceptibilidad• la oxidación de las LDL Dcsd< d punto de
vísc:a cinérico. hay un aum<nto de la producción de VLDL1
y u n ca<abolísmo disminuido de las VLDL y aumenrado d<
las HDL, con u n recambio reducido de las LDL, codo lo
cual aumenta el riesgo accrogénico.
Las anormalidadt"s en d metabolismo lipídico, fundamentalmente hipcrtrigliceridemia y niveles plasmáticos del
colesterol ligado a las HDL (HDL-C) disminuidos, consri·
ruyen la causa principal del riesgo de enkm1edad cardiovascular en d síndrome merabólico y en la diabetes de tipo l
m
J
Bases ftsiológicas >· bioquímicas de la nutñción
í•bla 5...4 IUpe-rU01óem1a~ con orl~eio er l• secR<l'll"I oe llooprot•Í.,.s
Tr.storno
Etiologia
liiperlip!demia upo '!/
H1perli1"demia tipo V
Consumo- de a.zticares~ Di.abele-s
Alconotismo
Hiperapobetatípopro-teinemia
Síntesis de apo B-101il
Actrvación de la sinre sis de aptiproteinas
Síndrome neíróti<o
Modificaciones plo1miticas
H1pertngucendemia Aumento de VLO"
Hipertriglicendemia acusada. Aumento
deOMyVLDL
H1pertriglicendemia Aumento Oe VLOL
Hipertrigl1Cendemia Aumento de VlO_
· Los 11pos de hlper>.tpidenuH se ccrr!!spondeo con la ctas1ficaoOn de ta Orgamua!ttln M-.ndial df. la Salud
Of.t qullcm.c:rOl\es; VLDL: ~proteinas. de muy caj.l denSidad
(caps. 30, ~ucrición en el síndrom< metabólico: 31, nurri ...
ción en la diabc:1cs mdlims, y 32 Nutrición y disljpidemia,
como V).
Eñ d alcoholismo, la hiperlipidemia responde a vari25
aheracio nc:.s hC'páric.as. que favor«<n la síntesis de rriacilgJi ...
cerolcs y, a la vez, reduc<n la degradación de ácidos grasos
(cap. 25. Meiabolismo dd alcohol y de otros componemcs
~alimcmos). El aumcmo de NADH que origina d
consumo de alcoho l produce un incremento de glicerol fo.s-fom por dcsplazamiemo de imcrmediarios de la glucólisis:
es decir, la abundancia de KADH causa. en iodos los pares
rcdox en los que in1crvienc, el dcsplilZamiC'nco del cquiJi·
brío hacia las formas reducidas, como d caso dd gliccralde·
hído a glicerol. Por 01ra parte. d alcohol provoca la alieración de las. membranas de las mitocondria.s. lo que afecta a
las cnúmas de la ll· oxidación y bloqu"'1 b oxidación de los
ácidos gr"-'05.
El aun1cnco de la síntesis dl" apoproreínas pu<de originar
hipc:rlipidcmia. Se: han descrito cle\.-acioncs en casos de sobrcexprcsión de apo B (hiperapobc1alipopro1cinemia) y en
el síndrome nefrócico. En este úlrimo. la pCrdida de procei-..
nas por 1~1 orina ejerce un estimulo imporcancisimo de la SÍn·
tesis hepática de proteínas. lo que conduc.c al aun1cnco de las
apoprorcírus. La inducción afecta a muchas proteínas y su
objetivo es con1pcnsar las pérdidas y n1anccncr. de esa forn1a.
una presión oncótica suficiente para que no disminuya la
volcmia..
La al1eración de la apo E causa una hipcrlipidemia conocid,a como disbctalipoprorcincmia. El origen de la cle\'-ación
de los criacUglíccrole.s está en un defecto en la interacción
con el receptor. Su estudio se realizará más ad<lance, junco
con otras alceracioncs relacionadas con los receptorc:s.
La apo C- lll puede bloquear d aclaramkmo de t._. lipoproccínas que contienen apo B. mienrras que la apo E lo
prontuC'Vc. En condiciones normales. las lipoproceínas .sccrC" ...
<>das por d hígado condenen apo E y apo C-111. Así, las
VLDLson lipolizadas ysu comenido deapo C-111 se reduce.
siendo aclaradas r:ipidamente de la circulación con10 \'LDL
e l DL densas, ri= en apo E. Por d comrario, en la hiperrri·
gliccridemia, la mayor p:me de las VLDL segregadas coniiencn apo C-111. pero sin apo E y. por lo iamo. al no sa lipoliz.adas eficazrncnce. tan1poco son ac1aradas de la circulación
y 1erminan acabando como LDL densas. En la normolipidemia, d hígado 1ambién segrega IDL y LDL de iamaño grande y nt<diano. nlicntras que en la hiperrrigliceridemi-a scgre...
ga IDL pequeñas, con apo C-[[[ y sin ella, que rambién dan
lugar a LD L densas. Así pues. d fenoripo hiperlipidémico se
encucnc.ra asociado con las LDL densas.
Hidrólisis de los triacllgllceroles
por la lipoproteína üpasa
Los criaciJgJiccrolcs conccnidos en las lipoproccinas son uú..
lizados por los tejidos que concicncn, <n sus cndocelios. la
enzima lipopro1dna lipasa (LPL).
Los déficirs de LPL originan una hipcnrigliccridcmia
n1uy acusada. En estos casos. ya que no se puede ucilízar la
grasa de la dicta, se recomienda limitar la ingcsta a unos
20 sfdía_ En caso de no limiiarse la grasa. los rrasiomos más
frccuenccs son las alteraciones pancreáticas y los xantomas
cucincos eruptivos. SucJcn aparecer rras episodios de fucne
dolor abdominal y son &ccucnccs en los niños.
La LPL origina la hidrólisis de los rriacilgliccroks. liberando los ácidos grasos. que difunden al imerior dd 1ejido
(O¡:. 3-tl. La enzima se incmsn en las lipoproidnas y las va
vaciando de criacilgliccrolcs, lo que origina grandes cambios
en las partículas. los cuales se analizarán n13s adclance.
Los tejidos más ricos en LPL (llg. i-ll y. por consi·
guientc. los dcsrinos rnayoricaños de Jos triacilgliccrolcs
son d m(isculo y d ccjido adiposo. La glándula mamaria
es oiro tejido con elevada cam idad de LPL En d hígado.
el proceso es especial, con10 se verá n1ás adelante, ya que
no dispone de la misma enzima. Tan1bién lo es su fin, que
no es otro que capear los triacilglicerolcs <."Xcedcnccs del
consumo de los tejidos periféricos, por lo que no es un
destino propiamente dicho.
En d músculo. los ácidos grasos se consun1cn para la ob~
rención de energía. En el rcjido adiposo se almacenan de
nuevo como uiacilglicerolc.s. para. en sicuacioucs de falca de
glucosa, volver a hidrolizarse y salir a la sangre. Los ácidos
grasos así liberados y cransponados por la albúmina pueden
SC'r consumidos por el músculo y orros tejidos. Los ácidos
gr.1sos captados por la glándula man1aria, una vez con,~<rri·
dos en ([iacilgliccrolcs. pasarán a la leche. En d caso dd hígado. como se ha indicado. la hidrólisis de las lipopro1dnas
supone el retorno de todos los elcmcncos no utilizados por
los 1ejidos periféricos que sccin empbdos para la símc:sis de
nuevas lipoproccínas.
En <l ayuno. cuando los criacilglic.<rolcs plasn1áticos están
bajos, cl destino mayoñcario es el músculo. En C'I período
posprandial. cuando los rriacilglicerolcs plasm:í1icos c:s1án
al1os, su deS1ino es, sobre codo, d 1ejido adiposo. La LPL dd
1ejido adiposo !Íene una afinidad menor que la dd músculo
por las lipoproccínas. por lo ranco, cuando las conc.cntr:&cioncs de lipopro1dnas son bajas. apenas las utiliza_ Es1:1 regulación básica, pero suficic-nu.· , se compJ<ta con los efcc,os de
diver= hormonas 1tabb. ~ -5). En la glándula mamaria,
1\\et.:tbohsmo de las lipop<oteinas
5
Aminoácidos
Sint.'"'Sls
Lf't;I>--- - -
Hep.aran-sulfatos
Cá.ULA DEL PARÉNQUIMA
ENDOTELIO
,...._,., , _,. Síntc-sfs y localización de la lipoproteína lipasa ILPl.1. Los heparán-sulfatos se en(uentran en toda la superficie del endotelio, ao:nque sólo se muestra una zona_AG: ácidos grasos; TAG: triaci!glkeroles.
aunque la afinidad c.s baja, el efccco de la prolaccina )'la re·
sistencia insulínica hacen que se dcsviC" una gran cantidad de
t riacilgliceroles para la lactancia..
En el hígado fcc>I exisre LPL. pero su expresión dismi·
n uyendo con e l desarrollo, d< forn1a que ap<nas es detecta·
ble en el aduleo. El fenómeno es similar al que ocurre con la
alF..fecoprorcina. En el aduleo. se encuentra u na LPL cspc·
cial. denominada lipasa hepática (LH). La LH. a diferencia
de la LPL de los ccjidos pcn féricos, tiene una impon>ncc
acúvidad fosfolip= y actúa sobre partículas pequeñas. El
resultado de la acción puede ser doble: la hidrólisis de rria·
cilglicerolcs (que ocurre, sobrC" codo. con lipoprolcinas de
camaño r<ducido) o la desrrucción de la lipoproccína. si el
ran1año c.s muy pcquc.ño. Como se: vcr.í m:Ís adelanre en
csre capírulo. la acción ocurre, fundamentalmente, sobre l::IS
"ª
HDL
La LPL es una cctocnzima. Se erara de una p ro1cina de
secreción q ue queda arrapada en los endotdios en vlnud de
su lnccracción con los prorcoglicanos del 1ipo hC"parán...sulfu..
10 y orros componentes externos de las membranas tfig. Wl.
El conocído hecho de que la hcparina induce u na rápida
bajada e n los criacilglicerolcs plasm:íricos (.poder clarifican·
ce> de la hcparina) se debe a su capacidad de arrapar más
LPL, por su similimd con los hcparán-sulF..cos.
Tabl~ S-5. C.ucta:istlt•s deLuUp~p<1>ttirw. l•u•sa•
er. c::.J-.erso-s tejldtt!i
Estlmul.a.n
Tejido
Músculo
MMaj·J·*
Ba¡a
Hormonas t1ro1deas.
Adiposo
AUa
glucoconicoi.rJes
lnsufina, hormonas
Adrenalina
tiroideas. hormona
ael cr-ecimlento
Glándula mamaria
Alta
Prolachna
Insulina
La LPL puede liberarse de los endotelios y. de hecho, se
liber•, ya que su descrucción tiene lugar en el hígado. La
cnzln1a putdc viajar u nida a distin tas lipoprolcinao;-. muy es·
pccialmcnte a las HDL. Aunque no se sabe con ccncza, es de
suponer que la enzima p ierde acti•;clad al solearse de los en·
dorclios.
La LrL también p uede ser caprada por la célula endocc·
lial. Existe un ciclo de captación de la enzin1a y rccnvio a la
superficie en la célula c ndo rcliaL Las concenlracionC"s incra.c.cJulares de ácidos grasos parecen ejenxr un conrrol sobK la
salida~ que se sumarla a los orros efectos reguladores SC"ñala..
dos an ees.
La interacción de la LPL con las lipoproreínas se produce a
rravés de la apo C-11. Es<a proteína favoroce el acoplamícnro
mue la enzima y la panícula, a fin de h idrolizar los rriacilgli·
e.croles conten idos en c:J in lcrior. Pororra paro:, la interacción
sirve:: para anclar dur:tnrt' más ricn1po las parrículas al cndolc..
lio, C'\Írando así .ser arrasrradas por C'I rorrenrc sanguíneo.
De la in1porrancia de escas inccraccioncs da cucn1a d hecho
de que la fuha de apo CU anula la acm·idad de la LPL, origi·
nando h ipcnñgliceridcmia, como si falcase la enzima, aunque
los sinromas son más suaves y aparece más wdíamt'nrc.
La apo C- 11 debe unirse a los Q.\1 y los VLDL en la cir·
culación. debido a que no se encuen tran en las lipoprolei...
n:as nacienrcs. Esca protc-Í.na SC' SC"crcca dent ro de.- las H DL.
como se verá más adelante. J\lgunos aurorcs han denomina...
do al proceso de capració n de apo C-11 como de madura·
ción de esca panículas, ya que. como se ha indictdo anlcs,
csw lipopro reínas no se podrían h idrolizar por la LPL sin
la •poprotdna. La LPL es carnbién modulada por el análogo
4 de la angiopoyetina. Esca proteína inhibe a la LPL al im·
pedir q ue SC' fo rn1cn los dímeros necesarios para la acti\·idad
caralítica_
La proteína se expresa c-n diversos cejidos con acti\idad
LPL y podría servir para C\ritar una enrrada excesiva de áci.dos grJSos e n dcrcrmin.a.das circunscancias.
m
J
Bases fisiológicas y bioquímicas de la nutñción
Transformaciones de las li'¡roproteinas
después de la lipóli.sis
Después de la acción hidrolirica de la LPL sob"' los criacilgliccrolcs conccnidos en QM y VLDL, las panículas que han
perdido pane de su contenido se desprenden de pane de la
envoltura superficial, que, al quedarse vacía, las haría muy
incscablcs !llg. 5-S). De esa forma quedan como panículas
más pequeñas. de-nominadas rc:-manc:ncc.s. ~-\ los rcn1anc:-nccs
de las VLDL se los denomina lipoproccínas de densidad in·
ccrmcdia (IDL).
Como se mucscra en la fisura S-5. la superficie de las lipoproccinas después de la lipólisis puede adopc:u pliegues
que puc:-dc:-n dc:-sprc-ndersc. al cscar conscituidos por lípidos
polares (fosfolípidos y colcsccrol no csterificado) y proccínas.
El proceso recu<."rda a una gl"madón.
Las panículas d<."Sprc-ndidas con forma d<." discos cicnl"n
mucha semejanza con las lipoproccinas HDL3 (v. más adclance), siendo a veces imposible distinguirlas. E.s por dio que
cabe pensar en la posibilidad de que los elementos que se
desprenden Sl" unan a las HDL ya cxiscenca y formc:-n parce:
de ésc.tS, si bien csro c:s dificil de as<."gurar. ya que se producen
inrl"rcan1bios d<." apoprocc-inas encrc rodas ellas. En un s<'.'nri~
do amplio. se puede decir que la acción de la LPL sobre los
QM y las VLDL genera HDL
La falca de acrividad de la LPL da lugar• un• menor producción de HDLJ. lo misn10 ocurre: cuando e:I contenido c-n
criacilglie<rolcs de las H DL es muy bajo, lo que las hace más
susccpáblc:s a b destrucción por la LH. Tenic-ndo e:n cu<'.'nta
cscos hecho.<, es lógico pensar que las hipercrigliceridemias
debidos a f..lm de accividad lipolítica deben considerarse un
faccor d<." ric-.sgo acero.sde:rótico por disminuir b canridad de:
HDL
La ~rdida d< cll"mencos de- supcrtlcic no es <I Únjco cam·
bio. Los rcn1anc-ntcs pueden recibir colesterol esceñficado en
intercambio por triacilglicerolcs por acción de- las procclnas
cransfcridoras de lípidos (LP1l de las H DL. corno la procdn•
cransfcridora de ésrcrcs de colcsccrol (CETP) tflg. 5-61. La
~rdida de criacilgliccrolcs en una IDL y la ganancia de colcsrcrol cscerificado configuran una parácula formada por apo
S..100 y colesterol en su inccrior, que- se conoce como LDL
Las orras procdnas que pudkra lle>':U' la 1DL cambien se cransfim,n, a medida que la panícula se hace más pequeña. En
rl"alidad, las LDL concienen casi adusivamenre colc:scerol cs.
rerificado en su inccrior, y apo B.. 100 c:n su exterior. Escas
LDL, ahora cransporcan colcsccrol y no críacilglicerolcs hacia
los cejidos periféricos.
Captación de los remanentes de las lipoprotecnas
Las lipoprocdnas rcmanenccs de la lipólisi.s por la LPL es
decir, los remanenccs de QM y las IDL pueden inceraccionar
con los receptores hcp-.iticos porque contil"ncn apo E. Esca
apoproreína se sinceciza en eJ hígado y se secrctd. con10 pane
de las HDL y las VLDL pero su circulación en la sangre al
concactar con otras lipoproreínas puede cransfc-rirsc a los
QM durante e:I rozan1ienco circuJacorio, por lo que an1bas
lipoproccinas pueden ser captadas por el híg•do.
En el hígado existen varios cipos rect"ptorc-s con afinidad
por la apo E. Las lipoprocdnas con apo E pueden inceraceionar con los receptores apo E específicos y también con los
rcceprores •po B-100 (la afinidad del receptor por la apo E
es, incluso. mayor que por la apo B- 100). En realidad, los
rcceprores para la apo B- 100 debieran denominarse receptores apo B/E. Enrrc ambos existe b siguiente diferencia: el
rccepcor apo B/E escá regulado por los niveles incracdulaccs
,..,.., 5-6. Asimilación de los triacilgliceroles {TAGI y cambios origiriados en las Upoproteinas. El proceso de hidrólisis puede repetirse en
disantos puntos del endotelio. descargándose los tnacilgliceroles poco a poco. HDL: lipoproteinas de alta densidad; IOL: lipoproteinas de densidad intermedia; LPL: lipoproteína tipasa; QM; quilomicrones; OMR: remanente de qu:itomicrones; VLDL lipoproteinas de muy baja densidad.
1\\et.-iOOlismo de 1.as hpoproteín.as
5
TEJIDOS PERIFÉRICOS'
MAMA
HDL2
rica en TAG
HDl2
nea en CE
IOL
l
Fosfolípi<los
LPL
MUSCULO
..,,.
.......
,.. .
Apo A-1
~":-t ••
. .. ., .'- ._
lDL
-
TEJIDO ADIPOSO
, _ . 6-6. Transferencia de lip_idos entre tipoproteínas. S. han destacado los movirruentos del colesterol~ los triacilgli<:eroles [TAGI. C. apoproteina C: CE: colesterol estenficado: Cl: colesterol libre; CNE, colesterol no esterificado. E: apoproteína o· HDL: fipoproieínas de alta densidad; LCAT: leeot:me-colesierol-aciltransferasa: LDL: lip<1pro1einas de ba¡a densidad; LH: lipasa hepática; LPL: lipoproteina lipasa; LPT: proteína
transferidora de lípidos: VLDL: lipoproteinas de muy baja densidad.
de colcsrcrol (v. más addanrc), núcncras que cl rcccpcor apo
E no lo csc:i. Esco significa que cl hígado, por poseer d receptor apo E. pcrnlitc la captación de lipoproccínas en cualquier
circunsca.ncia.
Considerando que muchas de las lipoproccínas con apo E
proceden dC'I hígado. esta captación supone el retorno eras
dejar cierra cancidad de ácidos grasos en los <ejidos pcnffricos. Pero. dado que el colcsccrol cscá incocado. esca captación supone el recomo de codo c1 colc:srcroL Como se verá
más adelante. el aporte de colcsccml a los tejidos pcrit'tricos
se produce por las LDL. que proceden de las l DL no capradas por d hígado. Así, puede encenderse que el colcsrcrol de
la dicca, cransponado por los QM, se dirige bisicamcnre al
hígado. EJ hígado. en función de la cancidad de coksrcrol
que recibe, ajusta la síntesis tk novo de ésrc y pcrmirc regular
los niveles roca1cs de co)C"Stcrol. Por lo canto, el colesterol que
se dirige a los ccjidos es el ing<-rido en la dicta más d que sea
necesario sinrccizar en función de la demanda de los tejidos.
En las fi&u.nu '>-- y 5-8 se mucscra u na visión general del
metabolismo de los Q.\4 y las VLDL rcspcccivamcnce, don·
de se aprecia de forma dara la cap<ación por d hígado de los
rcmancmcs de los Q.\4 y las IDL
Ko se han dcscriro ahcracioncs en el receptor apo E. pero
si un3 alrcr.ición de la apo E que impide su interacción con
el receptor. El trastorno se denomina disbculipoprotcinc·
mia. Las consccut:ncias .son d ntanccnirnicnco de lipoprocci..
nas rcm:i.ncnccs en gran cantidad (denominadas lipoproccinas bcrafloc:anccs. por tener una densidad ligcran1cnrc
inferior a las LDL o bccalipoproccinas). Esras lipoproccínas
no parecen ser utilizadas <ficicnrcmcnrc por la LPL ni incc·
raccionan con los receptores apo B/E de los cejidos periféri...
cos, quedando en la circulación durancc mucho tiempo.
Conto se explicará rn:is adelante, son muy accrogénicas, al
poderse modificar con facilidad.
Metabolismo de las lipoproteínas de baja densidad
Formación y destino metabólico
Como se ha indictdo, eras la lipólisis de las ~poproccinas, se
generan rcmancnccs. muchos de los cuales son captados por d
hígado. Oaos sufren inccrc:ambios de lipidos y acaban comirciéndosc en LDL (fig. '>-6). Las LDL son vehículos de coles·
ccml y lo aporran a los ccjidos que prc.scncen en su superficie
d rcccpcor apo B/E. Las LDL no capradas quedan circulando
o son rcc05idas por los macrófagos y dcsrruidas 1fig. 'Wll.
Todos los rcjidos apresan el rcccpcor B!E cuando ncccsican colesterol, lo cual coincide fundamenralmcnn: con procc ..
sos de crecin1icnco celular, en donde hay una e-levada sínccsis
de membranas, y lo rcprintcn cu.ando la concentración intrn·
m
·
J
Bases fisiológicas ). bioquinucas de la nutñción
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~,
TEJIDO ADIPOSO
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Acldo
graso
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CoíesterOJ, tosfoliptdos
•
OTROS TEJIDOS
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..::·_.........-:..·..... .
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•:º-:.:: :·••
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-
Qu11om1crón remanente
Atura 5-7. Metabolismo de quilomterones.A. Cy E: apoproteinas A. Cy E. respecuvamente; HOL: hpoproteinasdealta densidad; LPL: hpoproteina lipasa.
TEJIDO ADIPOSO
...,..,.
-/-\
- ·
-f.
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Aculo
-
• ~e
gra;o
....
...,..
..._ ~
.
Colesterol. rosfolfp1dos
OTROS TEJIDOS
HDL
Receptor
EIB-100
MACRÓFAGOS
Oxidación
LDL
~!?
~.t>
figan 5-4. Metabolismo de las Lipoproteinas de muy ba¡a densidad IVLOLI. Cy E: apoproteínas C y E, respectivamente; HOL: lipoproteinas de
alta densidad: IOL: lipoproteinas de densidad intermedia: LOL: Upoprote!nas de baja densidad: LPL: Upoprote!na Upasa.
Metabolismo de bs lipoproleinas
cdular es el('vada. ya que la acumulación de: colesterol no es
d=blc en ninguna célula. El aporre a los tejidos cst<roidogé·
nicos se cmar.i más adelante, al hablar de fas H DL
La acun1ulación de colesterol inlraccluhr puede .ser un
problema para las células. El colesterol no estcrificado se in·
S<rta en las membranas a las que aporta rigidez. y d io puede
provocar la pérdid• de la actividad de muchas protdnas de
membrana. Una forma en la que la célula se defiende es es·
rerificándolo; la orrn es impidiendo su cncrada.
La estcriftcación del colesterol, que S< p roduce por Lt e nzi·
ma acil-CoA-colcsterol-acilrransferasa (AC.- \n, au nque resuelve d problema derivado de la rigidez de las membranas,
puede conduc ir a la vacuolización de la célula, cuando la con·
cenrración C'.S muy alca. Así ocurre en los macróF.ago.s (Rg.
~8), lo que les confiere su aspecto característico y que ha
dado lugM a la denominación de •células espumosas•, las
cuales son caracrcrísricas de la arcrosdcrosis (cap. 34. Nuui·
ción e n las cnfcrmcciadcs cardiovascu1an:5. como V).
Cuando los rejidos no expresan receprorc:s. las lipoprotcÍ·
nas quedan en la circulación. E.sro puede explicar <I aumen·
ro de col.:srerol con la edad. Así, la disn1inución e n e l crecí·
micnro -esto cs.. la menor necesidad d(' colcsrc-ro1 para hacer
membranas- hace que disminuyan los rc:ceprores.
El hígado no es una excepción y. como los demás tejidos.
también modula la enrrada de esras partículas en función dd
colesterol inrracdular. En el caso dd hígado, d colesterol se
uciJiza, además de: para hacer mernbr:tnas. para la síntesis de
sales biliares. Estas. junco con la considerable canádad de
colcsrerol que se vierte a la bihs. constiruyen una vía de sali ..
da de Csre de l:i circulación. De hecho. una de: las estrategias
que se usan para rebajar la h ipcrcolcsrcrolcmi:i es inducir la
salida de ácidos biliares, a fin de que nielvan a expresarse
receptores y se caprcn má'i LDL.
Captación tisular
El rcccpcor B/ E une lipoprocdnas que contengan apo B- 100
o apo E, pero no apo B-48. Asi, los ligandos de este receptor
lo son además de las LDL (con sólo apo B- 100). las lDL
(con apo B- 100 y apo E), las H DL (con apo E) y orras lipo·
p roteínas, como las bctallocanccs (con apo B- l 00 y apo E)
y la lipoprotcina (a) [con apo B- 100 y apo (a)]. pero nunca
los Q~1 ni sus reman cnces. ~-\unquc: las VLDL contienen
apo B- l 00 y apo E. por su gran tamaño no son tampoco
ligandos.
En cuanco a la ínter.acción con bs LDL. se sabe que bay
diferencias enrre subfracciones. Dentro de las LDL, hay que
considerar dos subfraecioncs: las LDL densas y bs LDL me·
nos densas. A escas fraccío nes se las conoce t<tmbién como
LDL tipos B y A, rcspccri"amcncc. Las LDL densas son caracterlscicas de la hiperlipidcmia fu.miliar combinada y se
diferencian de las LDL menos densas por su ntenor contenido e n Jcido siálico y en lipidos. Asimismo, las LDL dell53S
son características del denominado sín drome metabólico.
caracrerizado por obesidad, hipcrcensión aneri:U y dis1ipide·
mia (c.aps. 17, Nurrición y obesidad en d adulto; 18, Nutrición y obesidad infunrll; 30, Nuuición en el síndrome mcca-bólico, v 31. :-ruirición en la diabcces mellitus. tomo V). Por
su pcq~cño t2maño, interaccionan mal con el receptor. Ésca
5
puede ser la razón de la alta incidencia de aterosclerosis en la
hiperlipidemia fu.milia r combinada.
Como puede observarse, el tamaño desempeña un papel
importante en el metabolismo de las lipoprorcínas. Así, para
lipoproreínas con la misn1a apoproceína, cuando disminuye
el tamaño (LDL densas) o cuando aumen ra (VLDL), las in·
reraccioncs disn1inuycn. Esto puede explicarse: a la visra del
proceso de cnrrada de la lipoprotdna. que requiere de la in·
vaginación de: la membrana para formar el endosoma
llig. ~91. C uando d camaño es inadecuado, no se puede
formar el cndoson1a.
Lns receptores B/ E están ubicados en im'<lginacioncs de la
membrana denominadas •hoyos rn~cstidos-. B rn-csdmic:nco
lo consriruye una prorcína rígida. denominada clarrina~ que
mantiene a los receptores prcsc:ntes en dicho hoyo S<."pa.rados
f8g. ~-9). Al cnrrar una lipoproccina, Lt atracción roen: rcccprorcs y apoprorcínas hace que se muevan todos <llos hJsca
eng.lobarla. Al ricntpo que se mue\'cn. arrascran a la clacrina.
la cual ára de la membrana hasl'.i cerrar el hovo <n corno a la
lipoprotcína. El p roceso no podria nacerse si~ el concurso de
la clatrina. ya que los receptores podrían moverse librentcnce
en la membrana y nunca formarían el endoson1a.
L-0.s endosomas conteniendo las lipoproreinas se fusionan
con los lisosomas.•.\1 fusionarse, se- pone en concacto la li~
protcina con el arsenal de enzimas hidrolíticas de éstos, que
acah:m descomponiendo la lipoprotcina 1flg. 'I 10).
L~ rcccpcorcs son reutilizados n1ás de- una va_ Los c:in1·
bios de pH que se producen en los endosomas J medida que
se fusionan con los liso.somas fuciliran q ue se desprendan los
rcceprores r puedan volver de- nUC'\'O a la n1cmbrana.. La pre>
tcina PCSK9 (proprore111 roni-.rtase mbtilisin/luxin typr 9),
una procclna producida por el hígado y ocros tejidos., se une
al receptor promoviendo su degradación lisoson1al: esto impide el reciclaje y. por lo ra.nco. la rc:uriliz.ación. lo que dismi·
nuye el número de receprorcs en la membrana y b retirada
de colesterol. Las personas con muc:iciones q ue disminuyen
su unión al rcccpcor en esta p rorcina suelen rcner niveles de
colesrcrol bajos. De igual formad ua1anlicnto con andcucr..
pos frcncc: a esca proteína rcsuJc:i efectivo en el rratamicnco
de la liipercolcsterolcmia. El colcsi<rol se libera al citoplasma
en su forma no csteri6cada desde los lisosomas y se dirige al
retículo endoplásmico. El aumenro de colatcrol cn d retículo alcera la fluidez de esas membranas de forma que disminuye la accividad de la enzima hidroxim«ilglur:uil-CoA
( HMG-CoA) reductasa. Esta disminución su pone la inhibición de la sínccsLs de novo de colesterol..
Por ocro lado. el colesrerol no esteriÍic;1do dd rc1iculo in ..
h ibc la proteólisis del precursor de las p ro1c:Ín;u de unión a
dememos de respuesta a esteroles (S REBP, rurol respome
tlemmt bindintprouin). Estas SREBP son factores de rranscripción. además de ser parce de: una proteína precursora
que se encuentra en el rc1ículo. Cuando hay poco colesrerol
en d rcciculo, se produce la proteólisis y las SREBP migran
al núcleo. iniciando la cranscripción que conduce- a la c:xp«"..
sión de rcccptorc-s en la membrana. Cuando hay mucho colcstcrol, no se forman e.seos factores de uanscripción (cap.
l O, Regulación de la expresión génica mediada por lípidos,
tomo 11). El aumento de colcst~rol en el rcrkulo es detecta·
do por la proteína Scap, la cu.il cambia de conformación y
m
1
Bases fisiotógícas )' btoquLm1cas de la nutrición
HOYO REVESTIDO
ENDOSOMA
,-...,.. ¡...9_ Esquema del proceso de entrada de las lipoproteinas a través del receptor B/E. Se han ornibdo los paso-s intermedios. que llevan
al cierre del hoyo revesudo y a la formación del endosoma. LOL: lipoproteinas de baja densidad.
ello hace que se le una la prorc-ina (nsig presente en el rcci..
culo. Esta unión impide que Scap pueda unirse a las prorei·
nas COPH encargadas de llC\-ar a las pmccín.s SREBP al
aparato de Golgi. En el aparato de Golgi el SREBP· l sufre
l.t acción prorcolírica de hts proteínas She· 1 y Sitc·2 que)¡ ..
bcran el ckmcmo de unión al DNA de cscc fuaor de trans·
cripción. La un.ión de este elemento induce la rranscripáón
de los rccepcorcs de LDL y de la enzima HMGCoA rcduc·
rasa y otras enzimas necesarias para la biosínr~is d~ 1101'0 de
colcs1t'rol. De esta forma, el tejido consigue aurnt'nl.J.r sus
1Recepu¡r LDL
1
1 HttG-CcA
RETICULO ENDOPlASMICO
m I'..,._
5-lt Desaimposición de las tipoproteinas de baja densidad ILDLI, mediada por la acción de Los tisosomas. ACAT. acil·CoA-co!esterol
acd transferasa: CE: colesterol estenficado: HMG-CoA: hidroximetdglutaril-CoA.
Metabolismo de bs lipopnlleinas
nh>clcs de colesterol y. al mismo ricmpo. recira colesccrol de
la circulación.
En tejidos cxponadores de lipoproccínas. como d hígado,
d colesterol cambién puede incorporarse a las lipoprocdnas
nacientes. como ral o una va cscerificado. Rara \'a. se a.cu ..
mula como colesterol csccrificado ( ... mi< addame).
Ca ptación por macrófagos
Las modilicacioncs son, fundamemalmcme. d rcsulcado de
reacciones de oxidación. accálación y carban1llación. La oxi ..
dación parece: ser C'I proceso más frccuence y se lleva a cabo
por enzimas liberadas por los macrófugos, como la lipooxi·
genasa. la midopcroxidasa, la ceruloplasmina, etc. El rcsul·
tado es la formación de peróxidos y oxistcrolcs. que aJccran
la csrrucrura de la lipoproicína; por ocro lado, se ha observa·
do que escos procC'Sos originan la fragmentación de la ªfX>'"
proteína.
Estos procesos se l1cvan a cabo. principalmente. en las (¡...
poproteinas que cntran en el espacio extrav:ucular (por lo
gcncraJ. en Lt ínáma ancrial). La prC5Cncia de proteoglica ..
nos fuvorc:-cc la ntodificación. al mintenerlas rercnidas (cap.
34. Nutrición en las enfermedades cardiovascularcs., canto
V ). También existen modificaciones en el seno del plasma.
Canto. por cj<."mplo. la glicosilación. en el caso de individuos
diabéticos.
Las lipoprot<."Ínas con lipidos oxidados se convi<."nen c-n
agcmes muy lesivos para Lis células endordialcs. E.seo puede
favon:cer la rorura dcl cndotdio por otras ca~ y la cnrrada
en la intima arterial de lipoproccínas. Asimisnto, se compor·
tan conto porcnces quimioclccicos y acti\-adorcs para los nto.
nocicos. lo que origina la cnuada de- macrófagos. Estos dos
procesos son cruciales en la formación del atcroma (cap. 25.
~utrición en las enfermedades cardio,~.iscularcs, como \ ').
En los macrófugos, la captación de las lipoprorctnas está
mediada canco por receptores B/ E como por los rcccprores
1.r11ve11ger. A diferencia de: los rece-peores B/ E. los receptores
sca1Jt1iger no cscán regulados por la concc:nuación intracelular de colcsccrol. De ahi que los macrófugos puedan caprar
lipoproccínas sin límice.
Tras la imernalización, la lipopmrdna se degrada complccarn<."nc<.". El colesccrol, a dité.rcncia del re.seo de los com...
ponentes, no~ d<."gradable y se acumula en forma de ésteres.
La ('Stcrificición, mediada por la enzima ACAT, se \'(' csci..
mulada por las ~poprorcínas oxidadas. La acumulación puc·
de ser can grande que el macrófugo llegue a adoprar b forma
de una célula compl<."tantente llena de vacuolas (con10 los
adipocicos), la cual se denon1ina •célula espumosa•. Esc.JS
células son ópiC1S de los accrontas.
Los rcceprora seatYngn. de los que cxist<."n varios tipos,
son una clase de reccpcorcs que reconocen proteínas modifi..
cadas, canco apoproccírus como ocras proteínas no n:lacio·
nadas con los lipidos, como colágeno o rrombospondina. En
realidad recogen prordnas aln"radas, de altf su denomina·
ción (sratY11ger: basurero). Un ápo especial de csros rccepcorcs es d responsable de la enrrada de colcsrcrol de las H DL
<."n los tejidos csceroidogénjcos (v. más adclance).
Por lo que se rdlerc a las lipoprocdnas, codas las que pre·
scnccn apoproceínas raras serán capeadas: por ejemplo, l:as
5
bccaRocames, en las que cxiscc una apo E anó!t131a. o la lipoproteína (a). n1uy semejan real plasntlnógcno. Pero. quizá, la
fucme principal sean las LDL que se h2yan modificado.
Dado que hu LDL son panículas finales dd mccabolismo,
que pueden quedar circulando durance un tiempo. son por
consiguience candidatas a sufrir modificadon-cs, n1ucho m-ás
que cualquier ocra lipoproreína cuya vida en circulación es
m<."nor.
Los macrófa~os, al dcsrruirse, dejan colcs<erol e51erillcado
en la íntima ar;erial. Ese tipo de colcsc<."rol es imposible de
Rcirar del lugar, dado que cx:tracelularmt'nte no hay cnzin1as
para h idrolizarlo. Por el concrario,. micnrras permanece." en
los macrófugos. dada la existencia de col<."stc:rol csrerasas.
puede ser hidroliz.ado y. como cal. mirado de la célula por
las HDL (v. más addame). Rcsulca hícil de comprender que
la capración de lipoprocdnas por los macrófagos y su posic·
rior \-'Cftido constiruycn el<."mt'ncos cla\·c en el proceso de
formación de:I accroma. De ahí quC' una acclence escratt'gia
de lucha contra la at<."rogéncsi.s sea impedir la oxidación. que
conduce: a la capc.tción de las lipoproteínas, medi:tntc anrio.
xidanccs. El probucol. la vitamina E. el ~c.aroteno. etc.• se
uálizan con ese objt'tivo, aunque par.i muchos de ellos.
como la vil.tmina E y el ~ro.ceno, no se han cnconcrado
evidencias clínicas de que: la suplcmc-ncación a la dicl.t en el
ser humano sea de." utilidad en la prevención de la atcrosde ..
rosis (cat¡ 14, Vican1inJS con función antioxidancc {\tilami..
n.u C y • como l. y cap. 34, Nutrición en las <."nkrm<."dadcs
cirdiovascularcs. como V).
~tabolismo de las 1ipoproteínas de alta densidad
Formación
La procedencia de las H DL es diversa. Esro se debe a que
csr.a.s lipoproteínas .son agrupaciones de lipidos con apopro--
ceinas y enzimas de diversos orígenes. La mayoría de las ªf>O"
procdnas y rodas las enzimas proceden del ltfgado, aunque
ha.y proteÍn;is que." también .se hac<."n en <."I intestino (apo A.. 0
e. incluso, hay prolcÍnas de: proc<."d<."ncia exclusivan1cnte in...
cescinal, como la apo A· IY.
Por su m<."nor r.tmaño, las apoproteínas de: las HDL no
engloban muchos lfpidos. Esto hace que la cscrucmra fundamcncal de la lipoprorcina sea un disco. Son procdnas pequeñas con hélices anfipácicas capaces de adherir Upidos anfipá·
cic.o s. como colesterol no csterificado o fosfolípidos.
La agrupación para formar la l ipoprorcína puede produ·
cirsc incracelularm<."nle, en la supcrfici(' de las células e, in..
duso. en d plasma (recuérdese que la lipólisis origina pacri·
culas HDL. como se ha dcscriro ames).
Los lipidos y las procc-Í.nas que se cncu<."nc:ran en el retícu..
lo endoplásmico pueden unirse a la apo A· I y orras proccÍ·
nas. Las asociaciones lipidcrprotcína viajan dcsde el rericulo
a l:a n1cmbran::1, junco con proc<."Ínas del tipo caveolina. EscJS
úlrimas dirigen la pacricula hacia zonas de la membrana (ca·
vrolas o rafa). que se caractcr:izan por su airo conccnido en
colcsccrol tGg. , 11 .
En las cavrolas se produce un proceso de secreción de
fosfolipidos y colesterol, mcdiance un mecanismo de intt'"r..
cambio entK las dos caras de la n1cmbr.tna. A cscc proceso
m
J
Bases ftsiológicas >· bioquímicas de la nutñción
RETICULO ENDOPLÁSMICO
ATP
•
•••
ADP
V
J
~--~-«
HDLJ
Colesterol
flaun 5·11 Ensamblaje y secreción de
colesterol esterificado .
~poproteinas de alta
densid.ld IHDLJ. ABCA· t proteinas en cassetre enlazantes de ATP upo Al; CE:
.se lo conoce como jlip{fop, y a las proccínas que lo mande·
nc::n. jlip-jlopasaJ o procc:ínas en cassette cnlazances de i\TP
(ABC, ATP bindi11gca»e1m), las cuales son rr•rupon adorcs
actÍ\'05. Una \·cz cran.sporcado c:I lípido al cxcerior de la
men1bran~i. puede quedar allí o desprenderse. junco con
alguna apolipoproteína q u e salga (como la apo A-1) , formando una H DL naciente con forma de disco. A estas for..
mas se las deno mina HD L, .
Los p rocesos jl;p-jlop son g..-neraks en todas las membra·
nas. siendo los responsables de manccncr 12 asimetría de é~
tas. En las caveolas úcnen una significación especial. por la
acumulación de lip idos q ue allí se produce: estos IJpidos son.
por lo gc::nc-ral, secretados al cxccrior. El n1ccanisn10 tan1bién
sirve para la salida de suscancia.s rclativamc:ntc:: inso1uble.s.
con10 la biJirrubina o los xenobióticos o los ácidos billares.
Así, en circunsrancias de obstrucción biliar, se pueden dercc..
tar Upoproreínas denommadas X (LpX) muy ricas e n estos
ácidos.
El transporte de la cara inccrna a la externa de la n1cn1bra..
na se produce por acdon de las p roteínas ABC. Estas protcÍ·
nas son tr.msporcadorcs activos que consumen energía. Bue·
na prueba de su dependencia de energía es d hecho de que.
c:n circunscancias de déficit energético. como ocurre en la
diabetes, se produce u na bajada de su acti\'idad, lo que con·
duce a una disminudón de las H D L plasmáricas.
De todas las proteínas ABC, la ABCA- 1 parece descmpe·
ñar d papel principal. El déficit de esta prorcina es el rcspon·
sable de la enfermedad de:: Tangier, un trastorno <n el que no
cxisren H D L en el plasma. Las p rotcinas ABCA- 1 están re·
guiadas por d nivel de colesterol estcrificado. Así. cuando d
nivel de cole.stt.rol cstcrificado aun1c-nca c:n el cicoplasn1a, se
acóva la salida de colesterol.
Se ha postulado que. e n la membrana de las células, exis·
cen proreínas capaces de: interaccionar con la apo A·l a modo
de receptores (v. Receptores de H DL más addame). Sin
embargo, csr-as proteínas no esr:an bien caraccerizadas y bien
podría rratarsc de proreínas asociadas a las proteínas ABC.
Se ha descubic:rto uni nue\-a apolipoproceína. denomina·
da M (apo MJ, asociada a las HDL en el plasma. Esta proteí-
na se expresa cxclusi\-amcnte c::n el hígado y en los túbulos
renales, y es regulada por el factor de acrÍ\11ción de las pla·
quew (PAF). por d fucror de crecimiento nansformanre
beta [íG F-Jl), por el facto r de crccimicnro análogo de la in·
stdina (IGF) y por la lcprina. Su expresión disminuye de fo r-
n1a mur in1port2ntc cuando existe una dc-ficicncia de:: apo
A- 1,
y d fuctor nuclear de los hepatocitos Ja (HNF- lal es
un porenre activador del gen pron1ocor de la apo M. Los ni..
veles de:: apo ~1 en pla.sn1a se correlacionan con los d~ lc::ptina
c::n individuos obesos, por lo que se ha sugcñdo que esta pra...
tclna puede relacionarse con el in icio y progreso de la obcsi..
dad. El papel de la apo /1. 1 en la salud y en la e nfermed3d se
ha vuc:lco n1ás aparcnce a1 descubrir que:: funciona con10 una
chaperona de la esfingosina· 1-fosfuto (S 1PJ, wu señal de co-
municación inrercelula.r implicada en el funcionamiento del
sisrc::nta inmunitario (cap. 3. Con1unicación intercelular:
hormonas, c::icosanoidcs, factores de crccin1ic:nco y cicoqui ..
nas, tomo LI). Así, se ha descrito que la apo M está implicada
en el metabolismo lipíd ico, modulando la actividad de las
H DL. y en la diabetes y la arttitis rcumaroide.
Es teritica ción y transporte de colesterol
b LCAT presente en las H DL es la responsable de la esreri·
ficación dd colcsccroL La enzima rraruficrc un ácido graso de
u n fosfolipido a l colesterol. formando colestuol cste rificado
)'un lisofosfolJpido. El colesterol .:stcrific.ido se imernaliza en
las HDL y d lisofosfolipido se libera a la circulación. Las
panículas HDL, discoidcs, al gan ar colesterol estcrificado.
;:adopran enconcc::s una forma esférica, que se conoce con10
H DL1 (fig. ~).
1\\et.:tbolismo de las lipoproteinas
La LCAT n:quit"IC una combinación c:spccífica de: ªP°"
procc:ínas para su funcionamicnco. La apo ~-\~I c:s indispcnsa·
ble, n1ic:nrras que la apo A·IV supone una activación, y la
apo ~-\..JI. una inactivación~
El colcscerol que se utiliza para la cscerifiación proviene:.
en buena parte, de las lipoprotcínas que sufren lipólisis, pero
cambién de las membranas celulares. EJ colcscero1 recogido
no vuelve al mismo lugar, ya que, como se ha explicado an·
ces, es inrernaHzado eras su cscerificación. Por esta acción se
considera a escas lipoprocelnas anciacerogénicas, ya que sc
oponen a la acumulación de colescc:rol en un sido concreto.
De todos los mecanismos por los que las H DL pueden
recoger colc:sterol de los tejidos, d más efeccivo es d ligado a
la apo ;\-1. Esta apoproreina parece inccrac.cionar con oc:ra
proteína de la membrana de los tejidos, lo que induce lasa·
!ida de colesterol. Por analogía a la entrada de colesterol en
los tejidos, a esca proteína se la considera un reccpcor de las
HDL Como se ha explicado antes. esta proteína puede formar pane dd conjunto de proteínas ligadas a las ABC que
participan en la forn1ación de las HDL nacic:nce.s. Cuando la
HDL contiene-además de la •po A-1-la apo A-11, d proceso se impide.
Las HDL pueden ceder colesterol a diferentes tejidos. La
cesión de colesterol a las glándulas suprarr<nales y a los ovarios parece ser suficíen[e para suplir la sinrcsis de hormonas
csteroidcas. El orro destino de las HDL es d hígado. Las
HDL! pueden inccraccionar con rcccpcorcs. El mejor ca.rae·
terizado es d receptor sravmger de clase B tipa 1 (SR-B 1),
prcscncc en los cejidos CStC"roidogénicos. En el hígado puc ..
den interaccionar con los rccepcorcs apo E o con los recepto..
rcsB!E.
Parece claro que las HDL son rediscribuidoras de colcstc·
rol cncrc los rejidos. En esrc sentido. se ha fijado la acención
C"Xclusjvamcnce en el retorno de colcscero) desde los tejidos
periféricos al hígado. En cualquier caso, ha de quedar claro
que la relación cntre las HD L y su efecto anciacerogénico es
una relación compleja. ya que el destino dd colcsr<ml de las
H D L es \':lriablc.
Intercambio lipídico
Escos procesos están n1cdiados por diversas proteínas transferidoras l ll¡. 'i-61. Una de ellas, la CETP (también conoci·
da como LPTI ), es la encarg:id. de intercambiar colesterol
esccrificado por criacilglicctolcs. Orras. como la LPT2, intercambian fosfoJípidos, así como ouos lipidos, como el a - cocoferol. La apo A-IV también medfa d proceso de imen:arn·
bio de colcstc-rol, así como el de vicaminas liposolubles.
El intercambio de colcsccrol csterificado por triacilglicerolcs no altera la estructura de ninguna de las dos lipoprotcÍ·
nas parricipanrcs. dado que, en ambos casos. se crac.a de un
lipido apolar, que ocupará d cenero de la lipoprotcina. No
obstante. rc:sulca de gran interés para encender d origen de
las LDL, como se explicó antes lfig. ~).
El intercambio de fosfolípidos tampoco altera las cscruc·
curas de las lipoprotcínas participantes. La significación de
cscc Lncercambio se enciende cuando se ob.sc-rvan los fusfo)i..
pidas oxidados. Estos lípidos oxidados, presentes en lipoprotdnas como las LDL, pueden ser recogidos por las H DL y
5
descruidos por enzimas, como 1'3 par.toxonasa o la acerilhiclrolasa. presentes en las HDL Este hecho es de enorme im·
ponancia en la génesis del aceronta. ya que se opone a la
modificación de las lipoprotdnas.
Las HDL:, rras los incc-rcambios, suelen enriquecc:-rse en
rriacilgliccroles y. por lo ta.neo. sc con,~ierrcn en susrraco para
la acción de la LPL o la LH. La lipólisis de los triacilglicerola conviercc de nuevo a estas panículas en H DL;.
Nlcnción especial merece la acción de la LH. Merced a su
actividad fosfolipasa, provoca la destrucción de la lipopmtcÍ·
na. Tanco el tamaño como la presencia de apo A· ll facilican
la acción de la LH. Cuando mayor es la partícula, mayor es
la acción de la LH. Esto explica por qué disminuyen las
HDL. cuando cxisc~ un déficit de LPL. siruación en la que
el concenido en críacilg1iccrolcs es mayor.
Las apoprotcínas, eras la acción de la LH, quedan libres
para formar otra vez HDL1 o pueden unirse a las HDL, cxis·
temes. Algunas, como la apo A-1. pueden circular dur.une
un ciernpo. acabando en los ú1bulos renales. donde son dc.s.
rruidas.
El remoddado y d carabolismo de las HD L son d resulcado de sus interacciones con los receptores ccluJan:-.s )'otras
proteínas pl.asntáricas y de membrana. como la propia LH.
b lipasa endotdial, la proteína cransícridora de fosfolípidos
IPLPT), la CETP. la apo M. d SR-BI. d transportador de
tipo r.w<>neGI (ABCG J), la subunidad FI de I• ATPasa )'
el receptor de cubulina/ megalina.
METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEÍNA.S
EN EL PERIODO NEONATAL
En d feto bay escasa cantidad de lipoprotcínas, debido al
aporte de lipidos e:xógcnos. Cuando las concenrracio-nes auntcnran, puede ser indicativo de un disués fecal. como
consecuencia de una falra de capr.aciOn de ácidos grasos para
la síntesis de surfuccante pulmonar.
Se han descriro rodos los tipos de lipoprotdnas, aunque
las HDL son las mayoritarias.
_
Las lipoprotcínas son simcriudas por el hí~do !eral. La
slnce.sis de criacilgliccrolcs se produce, fundan1cnralmcnte.
con los ácidos grasos procedentes de las lipoprotcínas de la
madre. En csrc sencido. la placenta apK.sa una discR"r.t acQ..
vidad LPL. En ningún caso parece qu< las lipoprordnas atraviesen h phct"nta. Los ácidos grasos que alcanz.in d hígado
pasan a formar pane de las lipoprotd112s. dada la fulu de
carnirina, que intpide su oñdación. Estos ácidos grasos s.c
usan con fines biosincécicos. como por ejentplo par.t la sínte·
sis de surfaccantc. En cuanco al colesccrol, las dt"mandas para
cn:cimic.nto son grandes y n:sulcan sarisfJctoriamencc cubier..
cas por una actividad biosincérica similar a b de los adultos.
Las lipoprotdnas aumentan durante d periodo fecal ruma
el momenco del nacimicnro. cn qut" disminuyen. La dismi...
nución se debe, sobre codo, a la dim1inución de la üpogénc·
sis hepárica. En el momenco dd nacimiento están presenccs
todas las lipoprotdnas, salvo las VLDL,
En los neonacos, la LPL es muy baja, especialmente la dd
tejido adiposo, lo que permite que la mayoría de los triadl·
gliccroles se consuman en lugar de alntacenar.sc. La actividad
es ca5i inderectable en nconacos prematuros o con reuaso del
C'SC3SO
J
Bases fisiológicas ). bioquinucas de la nutñción
crecimiento inuaurcrino. lo que significa que 13 alimcnla..
ción con criacügliccrolcs no es úcil. a pesar de ser la ntás
cncrgérica en condiciones nom1alcs.
En d híg:ido de los recién nacidos se ha descri10 la exisccncia de LPL {hecho que no ocurrc en los adulros). Esra
acávidad pcrmiie al hígado cap<ar la mayor parre de la grasa
de la dicta para la sínccsis de cuerpos cccónicos. que durante
csre período de ayuno son los combustibles básicos. De la
c."<isrcncia de csia actividad puedccxplicarse la falra de VLDL
anees mencionada.
La acúvidad de la LCAT es muy baja en los neonaros,
aunt<'nrando r.ípidamcncc eras c.I nacimiento. En los recién
nacidos prcmaruros cs aún menor. lo que explica la hipc-rfos..
fulipidemia y la hipcrcolesicrolcmia en rcspucsra a las emul·
siones lipídicas utilizadas por vía paremeral. La actividad de
la LCAT no aumcnra en prcrtUrurosaUmcncados parcntcral·
menee~ lo que sugicn- que es necesario el desarrollo intestinal
para normalizar Lt acti,~idad cnrimácica. Como se ha n1cn ..
cionado antes, uno de los acriv-Jdorcs de la LCAT es la apo
A.. JV sincctizam exclusivamente en in1cscino.
L.t inscauración de la Jacrancia produce un aumcnco sig..
nificarivo de las LDL y un discrcio aumento de las VLDL y
las HDL La elevación de las LDL indic~ que d sistema y:i
funciona como se conoce en los adulcos. ~(ás aun. func.iona
muy bien, puc.10 que, a p<:sar de la sobrecarga de lipidos que
supone la leche, sólo se observa un discreto aumento de las
VLDL
La leche materna favorece el proceso, ya que desempeña
un papel estimulador sobre las actividades lipolítica y csrc..
rificame dd colcsrcrol. Ocros iipos de lactancia pueden pre·
scn1ar dcficicnc.ias. Así, por cjcn1plo, los niños alimencados
con lecht" ma1crna prc.scntan mayores niveles de HDL que
los alimentados con formulas arrifici.:ilcs. Nuestro grupo de
Ín\•cstigación encontró que los nuclcócidos prcsc:nccs en la
leche materna inducen la sínresis de apo A~ rv y, en consc~
cucncia . .icril"an la accividad de la LCAT y resultan de ucili ..
dad cuando se suplementan las fórmulas de recién nacidos
prematuros. Como se describe en el capirulo 7 (Síntesis.
degradación y recambio de las pro1dnas) del romo 11. los
nuclcóridos favorecen de una forma más ampüa el desarrollo y Ja maduración intestinales.
El meiabolismo de las lipoprordnas evoluciona hacia la
forma del aduJ10, incluso cuando los recién nacidos son a}¡ ..
meneados por vía parenrcral. No obstante, el efecto de la
alintenc:ición enrcral rcvisce gran i.mporcancia. ya que el dc,s...
rete prematuro hace que el niño responda de furma anormal
al colC'Sterol de la diec::t en edades posrcriorcs. AJ fenÓnleno
se lo ha denominado programación metabólica y. aunque
mal definido. tiene que ver con d hecho de que, durante la
crapa pcrinaral, la C'1racrcrísúca fundamental de rodos los
procesos. n1ctabólicos es su falca de regulación, por lo que
pueden mancencrsc dcsregul-ados por algún e-fccco dietético
indeseable.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~_____,
T•hla S·o. Efeaos ~.i cons~mo •~ a.re~"tes Llp•a""
!-obre t..ls concentrac1one5- d~ llpo¡::role1n1io plis1niillca
Nutriente
Ácidos gra1os
Esterárico 118:01 ypalmiaco (16:01"
Mirístoco (ll:DI ylaunco 112:01
Cápnco 110:01ycapn'llco18:01
Oleico 118:1 n-91
Transl18:1 n·9l
Linoleico 118:2 n·61ylinolénico118:3 n·31
Eicosapentaenoico 120:5 n-31
Esteroles
Efecto
srn efecto
1LOl,1 HDL
1 LDL
! HDL
¡ LOL. 1 HDL
, LDL
1 TAG. ' LDL. 1 HDl
¡ LOl
Colesterol
Fita'Steroles
Tocofero(es
Tacoaienoles
t LDl
Sin efecto
1 LOL
En tndMduos nOfl'Tl(lfipernt.cos
HOL: li.poprote.ina> ce aha densidad; LDL: upoprot6Mi 4e b.l,a CU":r.s.a.m.
TAG: tri.Ktlgl.ic.e-roles.
~-¡, y muchas las propuestas de dieras par.i prc»enir d
avance de los procesos de aterosclerosis.
Como se muestra en la uhla. 'Hí, el cícero de los ácidos
grasos depende de su grado de insarur.oción, así como del
número de átomos de carbono de su cadena. En genl:."ral. los
ácidos grasos saturados aun1cn1an el cociente LDUHDL y,
por dio, no son aconsejables en las dicr.u prn·emivas de la
a1erosc:ll:."rosis. Los ácidos grasos poliins.arurados y. sobre
todo. los proccdemcs de aceites de pescado (serie n -3) cicncn
efcccos pr-=''l:."ntivos y. por lo tanto. son rc-comendables. Los
ácidos grasos n1onoinsarurados -como el oleic~ cienen
efcccos intermedios entfl"' los ácidos saru.rados y poliinsarura...
dos. Los dcri\'ados trans de los ácidos grasos monoinsarura...
dos. que pueden cncontrarsc en los aceites vegetales someri..
dos J. procesos indusrria1cs de hidrogenación. parecen
comportarse como los 3cidos grasos saturados.
El cícero beneficioso de los ácidos grasos poliinsaiurados.
espccialn1cntc: de los de la serie n ...3, está relacionado con la
disminución canto de la síntesis de criacilgliccrolcs como de
la secreción de VLDL La disminución puede deberse a la
al1emción de la Auidcz de las membranas dd rcrículo o a la
inhibición de la lipogé-ncs.ls hepática. Hoy en día. se conoce
íatt.a 5-7 .. Efedt"'li dM consuma IJQ d!r~rRnt~s nutrlenti!
s;bLtt los cancCfltrilck>neJ. di ll?aproteinas pl¡smátlcJS
Nutriente
erecto
Azúcares
Monosacáridos. disatáricios y almidón
Oligofructo5'1
Fibra sotuble
Fibra mso!uble
Leches fermentadas
Proteina.s
Proteínas de soja
• TAG
Sin efecto
t LDl
Sin efecto
Sin efecto
J TAG. ¡ LDL
Otros
• HOl
EFECTO OE LA OJETA SOBRE
LAS LIPOPROTEINAS
Etanol a ba¡a concentración
Etanol a alta concentracuSn
A¡o
Son numerosos los csiudios que describen los efectos de la
diera sobre d mcrabolismo de las lipopro1dnas uablu 1-6 y
HDL IJpoproteinas de alta densidad; LDL Lpoprotenas ce b3-;3 dénstdad,
TAG: tri.'1-:ilg!.>eero.<.es.
• TAG
t LDl
1\-\et..1holisn10 de las llpopc~ein.1fl
5
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
que los ácidos grasos poliinsacurados de la serie n -3 inhiben
la expresión de '-arios genes implicados c:n la lipogénesis.
proceso mediado por b interacción de estos ácidos grJSOs
con d rcccpcor acti\'ado por proliferadorcs de los ¡x:roxiso·
mas (PPAR) (cap. 1O, Regulación de la expresión génica me·
diada por lípidos. como in.
la secreción de las VLDL es un proceso lenco y que re·
quiere que la apo B disponga de suficicnce canádad de tria·
cilgliceroles para desprenderse de las membranas. Los cam·
bios en la !luida pueden afecrnr de forma significaá'"a ese
dcsprcndimienco. Por otra panc. el incremenco en ácidos
grasos plasmáticos inhibe la sinccsis de ácidos grasos hcpáá·
cos y. con dio, de crfacilgliccrolcs. Hay c.scudios que indie:tn
que los n-3 aumcncan la degradación de fusfolípidos y apoproteínas.. En concrero, los n. . 3 acri·\ 'an la protcólisis median ..
re autof.igia de la prordna. Esre n1ccanismo dcscriro para
muchas proccínas, como la apo B- 100, es el principal dcccr·
minanr<' de los ni\'<'les de apoprotcína, mucho más que la
cxpres;jón génica. que es basunre constante.
La sínrais de ácidos grasos es el agen1e csrimulador más
poccncc de la sccr<eión de VLDL La sínccsis de apo B rcspon·
de a las mismas señales que incrémcncan Lt lípogéncsis. los
ai.tdlgliceroles pueden dirigirse bien a la exportación como
VLDL bien a la oxidación. Cuando escasea la apo B. los ma·
cUglic:crolcs se dirigen al citoplasma y aumenta su oxidacjón.
El cfccco de la grasa no s6lo dc¡x:ndc de la composición
de ácidos grasos, sino rambién de la posición del ácido graso
en los criacilgliccrolcs, ya que las difcrcnces lipasas hidrolizan
los ácidos grasos de posjcioncs espccíficas4 Así, los triacilgli·
ccrolcs formados de forma aleatoria pueden prevenir d efecto negari\'O del consumo de la gr.isa sarurada.
El colesrcrol dC' la diera. conto se ha explicado anees, es la
principal causa de d=cion de lipoprotcínas LDL Se ha
sugerido que la concenrración de colcsrcrol en plasma es
proporcional a la raiz cuadr:ida de la ingesta.
El consumo de ficostcrolcs (campcscerol, sico.sccrol y cscig·
masrerol). junro con colesterol. disminuye la absorción de
C'SCe úlcimo (cap. l 7, Compuc.scos bioacr.ivos de los alin1encos
de origen vcgcral. como 111). Algo parecido ocurre con el con·
sumo de suscirutos de la grasa. En an1bos casos, al disn1inuir
la absorción de colcscc:rol. disminuyen tanro las LDL como
las HDL. La saruración de los escerolcs aun1enca la <Íicacia4
Por lo que respecta a los tocofcrolcs y los tocotricnolcs. su
efecto es fundamencalmence anrloxidante y sólo los tococrie..
nolcs. en cantidades signiflcati"as, parecen tener un efecto
sobre las LO L
Además de los lipidos, nutriences como los azúcares y las
proccinas o alimentos con10 el ajo influyen en el mcta.boliY
modelas lipoprorcínas (tahla 5--¡. Los hidracos de carbono. con1parados con los ácidos grasos monoi[l.S3curados. su-..
primen las vías metabólicas dcpcndicnccs de apo E, de forma
similar a lo que ocurre en la hipc:rtrigllceridcmia, aspecto
descrito con anterioridad. Por lo que respecta a las proreinas.
se ha descrito un efecco hipocolcsccrolemiancc cuando con..
tienen bajas proporciones de nletionina y lisina. y alcas de
glicina y arginina. Escc cipo de proteínas es frccucnce en las
leguminosas y en algunos ¡x:=dos.
Para terminar, habría que distinguir corre los efeccos .so-brc los lípidos en ayunas y los éÍcctos posprandialcs. Hasca
ahora, la n1ayoría de los c:feccos que se dcscribcn se: refieren a
los efeccos en ayunas -csco es, los efcccos ¡x:rdurables-. y se
ha prcsrndo muy poca accnción a los efectos posprandialcs. a
pesar de que los remanences que se generan cr.tS la comida
son r.lmbién accrogénicos.
Los efectos posprandialcs conocidos ¡x:m1iccn afirmar
que la composición lipídica y gluádica de la dieca dcrcrnüna
el aumenco en la concentración plasmática de tti.tcilglicero--IC':s o respuesta criglicc:ridémica. Así, la respuesta es maror
cuando la dieca c.s muy ñca cn grasas~ csp«ialn1c:nrt': de ripo
sacurado. o en sacarosa.
LIPOPROTEÍNAS. GENES Y NUTRIENTES
Las interacciones cncrc genc.s y nutrientes lo son en un doble
scncido. Por urca parte, los polímorfumos de la población
para un gen determinan la respuesta a una diera específica.; y,
por otra, los nutrientc.s n1odulan la expresión de cicrcos ge:·
nc:s (c.ips. l , Introducción a la nuuición molecular, y 15,
~urrigenéticd.: \--arianrc:s genéricas que rapondcn a nurricn..
ces, tomo ll).
Hay \-arios ejemplos de cómo los individuos con \'ilJian ...
res genéticas de una proccina responden de: forrm. diferente
a la diera. Así, en d caso dé la apo E, la \':lCÍamc El/2 origina
una hipcrlipidemia al no interaccionar con los rcccpcorcs
apo E. También se sabe que la variante E4 responde mejor a
una diera baja en colcscerol ygrasa sarur.tda r al sitostanol.
Todo hace pensar que, en acos individuos. la absorción de
colesccrol es más activa que en los den1ás. Otro ejemplo puc.·
de ser la apo A-IV, que. al igual que en el caso anccrior, ácne
que v('r con la absorción intestinal de lípidos..
Por lo que respecta al eltcro de nurrir:ntcs sobre genes (til·
bla , .8), ya se ha mencionado el di:cto dd colesterol sobre la
expresión dd rcccpcor B/ E. Escc efecto se produce a rravés del
fuccor de cra.nscripción SREBP-1. Lo n1ismo ocurre con los
ácidos grasos poliinsarurados, que, inceraccionando con ese
fuccor, originan una represión de la sínccsis de apo B y un
aun1cnro de las apos A y E. Asin1ismo, se induce la c..-xpresión
de LCAT y LPT. Por otra panc. los ácidos grasos poliinsaru·
rados, accuando sobre el fuccor de cranscri¡x:ion PPAR-a,
inducen la expresión de LPL y apo C- ll. Todo ello conduce a
un aumcnco dé las HDL y una reducción de las LDL. Los
efeccos inducidos por la dicta sobre la expr<sión de receptores
no son al 100
de modo que la dicta bloquea sólo parcial·
°o.
T•bl• ~-8. Elect0> d• !o• ;jct!!os gr.o>e• poUlnsiltumcs
sanre la regul:aaón Of't ge111s '1i:t m~t:ihol1~mo
n• las ~pcproieinu
Via SREBP·2
Represión
Receptor BJE
HMG-CoA
reductasa
ApoB
Yi•PPAR-«
e;m;1.1.+M·ij.iiJjj·l,MM@M'·"*
_l'T
LCAT
Apo A·I
Apo A·ll
ApoE
ApoC·l I
Acol·CoA
sintasa
LPL
ApoA·
Apo A·ll
Apo C·ll
HMG·CoA: h.arcOOm-el.!lgl.ulanl-CcA; LCAJ: ieOtina-o:ileste:rol·acillra.nsfera:sa;
LPL: lipo"'-tctetr.a bpasa; LPT: prote nas transfendoras de bpid..">S; PPAR. receptar- act1r.1® por proltf~radoresde los peíGX!somaS; SREB?-1: ~roltina.d~
uoi~nat elemento de res¡l>~sa-a ~teroies..
1
Bases fisiotógícas )' btoquLm1cas de la nutrición
menee la expresión de rcccpcorcs. y los efcccos en el colesterol
circulance ao son can dr:iscicos como los obsc:r\'".tdos en la
h ipcrcolescerolernia familiar.
los f.1ccorcs de cranscripcióo que responden a los ácidos
grasos y al colcsccrol también lo hacen a ocros nurricnce.s.
Así. d SREBr - 1 1arnbién responde a la glucosa. Esm pone
de n1anificsto que cxiscc una regulación coordinada de los
distincos nutricnres sobre csco.s faccorc-s v. a su vez, de estos
fuccorcs para los diversos genes a los quc.concrolan.
Estudios asociados con el genoma hun1ano {Gt'TJDn1.e....
\Vide Ass«iatio11 SJ111/itJ, GWAS) han idemificado numero·
S35 \.'aTÍances genéricas R'.'lacionadas con los nivela de- lípi ...
dos plasn13ticos y han conrribuido a conocer nuevos
aspcccos relacionados con el metabolismo de las lipoproccÍ·
nas, incluyendo la id~ncificación de nuevas rc:lacioncs bioJó..
gicas. como la interacción con algunos aspc:ccos ambicn ra.·
les, como fumar o el ejercicio. así como los ctCccos
modificadores de la obesidad en el impacto acumulad\'o de
\i.t.rianccs comunes sobre los criacilgliceroles plasnúcicos y el
H D L-C (caps. l. lnrroducción a la nutrición molecular, y
Las lipoproteínas son a-soc1at:iooes de- Upidos y proteínas
con diferentes formas y densidades. Los Up1dos en el plasma circulan fundamentalmente como lipoproteinas. aunque la albúmina también contribuye. La grasa de la dieta o
la sintetizada en el higa-do se hace circular en forma de QM
y VLDL. y los trastornas hepáticos e intestinates originan
alteraciones del metabolismo que comprometen et aporte
de nutrientes yv!taminas o favorecen la aterosclerosis.
Los 1riacilglicernles transponados por las lipoproteinas se
utilizan por los tejidos que conuenen LPL. La actividad LPL
depende de heparán-sulfatos y apoproteínas.
Tras la Upótis1s. las lipoproteinas sufren grandes transformaciones. formán&se HDL y LDL que transponan fundamentalmente colesteroL Los remanentes de Upoproteinas
interaccionan con los receptores de apo E hepáticos. Las
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Uru R\-isión muy compleu sobrr I• PCSK9.
4
15. N ucrigcnérica: varían ces genéticas que responden a nu...
cricncc.s, romo 1O.
Los mtero-RNA (miRi'-'Al son pequeñas molc'culas de
RNA no codillcamcs que regulan de forma nc:gaciva la ex·
presión gé-nica, inhibiendo la uaducción o pron10,·icndo la
degradación génica dd mRNA (cap. 8. Regulación de la ex·
presión génica en organisn1os euc.arioca~. como 11). Accual~
mcme se salx que algunos F.ictorcs implicados en la parogc·
nía de las dislipidemias se delxn a la presencia de
dctem1inados miRNA. Así, cienos mi!L\IA conrrolan la ex·
pmoión de algunos groes asociados con d metabolismo de
las H D L. como losgcncsABCAl,ABCG! ycl ddSR-B I B.
Asimismo. las propias HDL aansporcan m iRNA a difcrcn·
res cipos cdularcs. Enrrc d ios, d miR-223 es d m:is abundance; esce milL\IA es craruponado hasra las células cndorc·
lialcse inbilx la molécula de adhesión intracdular (ICA.\1-1),
reduciendo la adhesión de los monocicos y la intlamación. lo
cual aplica en parce la •cdón anriinlhmacoria de b.s H DL.
Todo dio abre la posibilid.td de trar.amicnro y prevención de
la arcrosclcrosis mediante c.I wo de miRl"-A.
LOL son captadas por les tejidos en función de sus necesidades o permanecen circulando.
El receptor B/E interacciona con muchas tipoproteínas, SJ
éstas tienen la apoproteína y el tamaño adecuados. Los
macrófagos recog.en las lipoproteínas modificadas4
El proceso de síntesis de las HOL es dilereme al de las LDL
Las HOL pueden esterificar colesterol y transfenrto_ Las
HDL intercambian diversos tip1dos con otras tipoproteinas.
En el período neonatal. hay aspectos singulares en el metabolismo de las lipoprcteínas
La dieta modifica tas concentraciones basales y posprandiales de hpoproteinas La interacciOn entre genes y nutrientespermite conocer la respuesta de cada individuo a la
dieta
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(jpid uafficlcing. Cu.rr Opio Lipidol 1000; 11: 493-501.
Esrc articulo describe mochos de fos procc~ de cndoÓlOS1.S r CX·
oc:itosis de Hpidos r :abrr: nuiev;is conexiones p;a.n lt comprensiOn de
cnkrmcd.td:cs por almaccn.:tmicnto de lípidos.
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5
Tr.uado de vuios J.urorcs que csrudia con decallC' La csuuctur.:t y b.\
propicd.:ades de los nutrientes. llÍ rumo su dign¡ión • .:ibsorción y
mct.tholismo. y J.lgunos .upo:tos concmos de Us rdJ.:cioncs entre
dicu y cnh:-rmcd.Ki. El apítu1o dedictdo JI ntc:t.lboli-sm.o del colesterol r de- Lu lipoprotc:inJ.S úmc un enfoque nutñcion;J excelente.
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~·de .sus cof.tcrores..
Z\."'C'lS vt, Fot.\KCS P, KooKOS G, Kum.usts o. EtL"11o u1 e, jAuHr~EN ~1. C·Hll0~1 A. HDL bjogcnai.s, ttmoddi.ng. a.nd canbofüm. Handb Exp Phacmacol 2015; 224, 53-111.
Uru. excelente n:visión dd metabolismo de HDL
6
Metabolismo lipídico tisular
A. S.ínchez Pozo y Á. Gil H ernández
-
kfentific.ar (e» pruce«t mrtJbó11c~ de~ lip1dos que ocurren en los diferen¡es tejidos
\'. sus i n tenebcr~
•
•
•
•
•
Explicar el sign1f1cado. l.t.~ C.lr.ictcti'>t1c.as }'el control de los procesos de a lmacenamiento
\' n10\.·1!1z.:ic1ón de tn.lc1 l ~l 1 tt.'fu l N. <'n rl trj1do adiposo blanco.
Conocer el pof"'I del le¡1do od1pcxo m.irrón
Desc:nb1r los proc:nos mcd1Jnte lo-. cu..1les w- utilizan l.;x ácidos grasos para obtener energía
\' explic.lr e l pJpel de l...1., mlltH.:ondn•'I~ v los pero,1somas.
Explicar el on~n. destino ) p.lpcl de ICK cuerpos cc1ónicos.
Oescnb1r los procesos de ~in1~1s de .1cidM gra«X )' w regulación.
Describir los procesos de !t1n1~1s de l1p1do-; de membrana y su degradacíón. a.sí como e l papel
de los h)()S()m.J~
Oescnb1r las tra05form.Jc100l~ del colesterol tn s..1IM b1ha~ y honnonas deri\'adas
y los 1actores que l.t) rt.~""UIJn
Explicar el ef~-cto de nu1nmtt."S Mp«lliC(K sobn- f'I me(¿1bolismo de los lipidos+
CONTENIDO
l!lrillll00"'-'-.. 1~
PANOllAMICA O ll MfTASOl IS"° lll'IOICO
METo\80USMO DE LOS TllACllU.ICUOlb
'1d.lbolr;s.rno 1nt~hn.:a1) hcp.ltJCu
\l<C.Jbol"mo pi...m.tKO
\let.Jbohsmo dd te¡odo .>d•po><> hLlnco
Rei:uLK1on del m<'lJbol"mo dd tq1do ad1J'O'O
bl.lnco
~\el.lbol
dd l<J do .>d•pmo m.uron
Afterac1one ck-1 mct.aboh,mu di• le.JI\ 1ri:i1.-1l~hceroles
en la obe>1d.id
""°
Oxidación en los pero1'isoma.s
\let.lbolismo de los cuerpos cetonK°'
SínteSi; de .ícidos grasos
Regul.>ción del meubohsmo de los ~cido< 1:1""""
MfTAllOUiMO Of LOS FOSFOliPIDOS
LOS ESANGOUPWOS \ 011105 LfPIDOS
DE !otEMJlllANA
Biosintesis de iosiol1pidos. pLlsmalói;<n<»
1
esfingolipidos
O.,::radación de los hp1dos de membr.m.1
en los lisosoma.s
METAllOU5"-0 Ofl COlfSTillOl
MfTUOUSMO Of LOS ACll)()'; GaA50S
Ox1dx1on m1tocondn.il <k• I'°" ;\t1d<x ~r3\CX
Ox1dacK>n m1crosom,1I
Síntesis de colesterol
Transfonnac:ión en StJles b1ll.lr~
Transformación en hormon.i.s esteroide.tS
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
INTRODUCCION
Los lípidos son d ripo mas abundante de mcrabolicos de la
célula (alrededor de 100 diferentes) con funciones cnergéti·
c..tS, estructurales~ como parte de las men1branas. y de seña ...
lización. El conocimicnco del n1ctabolismo de los lípidos en
los diferentes te jidos y o rgánulos cc1ularcs es un aspecto de
gran interés en la nucrición y en Ja clínica. Basre citar el
mctabolismo del colcscerol v su relación con la arerosclerosis. así como el nlccabolism~ dc los rriacihdicerolcs v .su relación con la obesidad, dos aspectos dc c~omte pr~ocupa­
ción sociJ.I quc pucdt<n, en bucna medida. concrolarsc
n u tricionalmenre.
Tras cl colesterol y los cri:icilgliccroles.. existe toda una
scric de aspectos metabólicos rclJrivos a orro.s lipidos de
l"nom1e interés. aunque eclipsado por los prime-ros. Así. por
ejemplo, d mcrabolismo de los ácidos grasos o!Tcce también
bue-nas oportunidades de inccrvcnción nurricionaJ ante et..
rcncías de elementos clave como la carnicina, que impide la
oxidación de las grasos. o la falra de los ácidos grasos esenciales para la s:inrcsis de cicosanoid-cs4 El panorama se amplia si
nuescra atención se fija en los pcroxison1as y en eJ mccabolis ..
mo de jcidos grasos raros. pero prcscnres en la dicta y que cn
determinadas circunsrancias pueden depositarse origi.nmdo
enfermedades incurables.
Hay más aspectos de interés. Por ejemplo, los cuerpos
cecónicos cienen una relación direcca con la clínica. siendo
caracrC'riscicos de los escados de acidosis n1er.1.bólica. pe.ro
también con la nucriciOn. pucsro que sirven como con1bus..
ciblcs ahcrnacÍ\'OS para cl cerebro en sicuacioncs especiales.
Así, en los recién nacidos aseguran la acci\·idad cerebral hasca
la insrauración de la lacrancia..
El csrudio de la simcsis y degradación de los fosfolipidos
y csflngolípidos, aunque más complejo. resulta muy interesante: para conocer mejor e l papel de los lisosoma.s, orginu ...
los implicados en muchos procesos de dcgrulación incspeCÍ·
fica y (ambién en el metabolismo de las lipoproccínas.
Asimisn10, es de gran valor para el área de la nuuición del
nconaro, en relación a. por ejemplo, la formación de surfuc..
tanre puln1onar o cl desarrollo neurológico.
Finaln1cnte. el csrudio de las transformaciones del coles..
tero! en sales biliares y su papel en b digestión de las grasas,
así como .su transformación en dC":ri\"Jdos hormona1cs ateroidcos conscicuycn un asunco del má.-<lmo inccrés ranto c-n
nutrición como: fundamc--ncalmenre. en clínica en relación a
anom1alidades cndocrinológiais.
En este o.pirulo se presenta una visión re.sumida del mc..tabolismo de todos cscos lípidos r en los tejidos en los que
ocurren. Se ha separado del mccabolismo de las lipoprotcÍ·
nas (cap. 5, Mccabolismo de las lipoprocdnas), aunque algu·
nos as-pcctos podrían considerarse en cuaJquicra de los dos
capimlos. En cada uno de dios se han enfatizado los dcrallcs
que se consideran rclcvantc::s para su mejor comprensión.
PANORÁMICA DEL METABOLISMO LIPiOICO
En la 6pn 6-1 se mucsrra una visión panorámica de los
aspccros rnec:abólicos de n1ayor relevancia y los tejidos t:n los
que ocurren.. A prirncra visra. los difC":rcnrcs lípidos aparecen
implicados c:n todos los tejidos. dondC' realizan nun1erosas
funciones. que: pueden simpljficarsc si se considC'ran ucs
grandes bloques: d energético, d emucrural y d funcional.
Por lo que rcsp«ta al bloque energético, los elementos
clave son los ácidos grasos. Éscos son usados para obtenc:r
energfa en la mayoría de los tejidos (principalmente por d
n1úsculo) , aunque hay excepciones como los eritrocitos, que
no los usan. En el caso del cerebro no se utilizan rampoco los
ácidos grasos, aunque .se pueden usar los cuC'rpos cctónicos
derivados de los ácidos grasos, en c ircunscancias especiales,
como SC' \·erá más adelance.
Los ácidos grasos no consumidos o el exceso de azúcares.
que se cransforma en ácidos grasos como se \•er.í ni-is adelan·
te, S(' almacenan en el ce;ido adiposo como ésteres de ácidos
grasos, esto cs.. como rriacilgliccroles. El resulcado es la con·
scr\"ación del exceso de energía. Como se describe n1ás adclantc. d tejido adiposo blanco es d almacén energético dd
organisn10 por excelencia. Hay otro aln1acC:n. el glucógeno,
de menor capacidad )"<1 que al crararsc de azúcares no pueden
almacenarse anhidros. Una observación a propósiro de las
conversiones encre azúcares y grasas: 1:a cransforn1ación de
ácidos grasos en azúc:irc:s no es posible c:n el ser humano.
Este hecho se debe a que los carbonos proccdenccs de los
ácidos grasos se diminan como CO: en el ciclo de los ácidos
tricarhon1 icos.
El bloque cscructuraJ se refiere b3sicamcntc a la forma·
ción de mC'mbranas. Los ácidos grasos. junto con azticarcs r
diversos alcoholes, forman en los disrintos tejidos fosfolipidos y ocros lipidos de membrana según sus necesidades.
Mención aparte requiere el colesterol f..s aporrado a los ceji...
dos por d hísido, aunque se puede sinrc<izar en cualquier
tejido. ya quC' todos di.sponC'n de la maquinaria biosinc(tica
ncccsaria .
El bloque funcional se refiere básicamcmc a las cransforn1aciones dd colescerol en .sales biliares~ que accúan cmulsio-..
nando la grasa para su absorción, y las cnnsformaciones C'O
derivados hormonales. Enrrc e.sros úlcin1os.. los n1ás signifJ.
airivos son las horn1onas de las suprarrcna1c:s (conisol y a].
dosterona) y las hormonas sexuales producidas en las gónadas, aunque no se debe olvidar la vicamina D (cap. 18,
Vican1ina D).
En d esquema de la ~ 6- 1 puede observarse la cxis·
tencia dc varias interrclaáoncs metabólicas cncn: los distintos tejidos y se deduce que d hígado desempeña un papel
ccncral. Es d lugar principal de síntesis de colesterol. d único que forma cuerpos cctónicos y sales biliares y d lugM
donde se forman más ácidos grasos.
Los aspectos relJcionados con los movin1iencos de lipidos
cncrc tejidos se csmdian en d capírulo 5 (Metabolismo de las
lipoproRÍnas). aunque. conto puede observarse. no es posi....
ble separarlos cocalmente dd mccabolismo tisular.
METABOLISMO DE LOS TRIACILGLICEROLES
Gran pan< de los ácidos grasos tld cuerpo humano se en·
cuencra en forma de 1riac:ilgHcC"rolcs. Los criadlglicerolcs,
también denominados grasas ocurras, son ésteres de glicerol
sin carga el&crica, y su función es actuar como compuestos
de c-nergia alcamcnte concencrada. Piénsese en ellos con10
SUPRARRENALES.GóNADAS
MUSCULO
TOOOS LOS TEJIOOS
TEJIOO
ADIPOSO
BLANCO
CEREBRO
Tnac:11a11e.eroles
L
Ll-otefnas _ _ _,,.-:-
Emu 5 ón grasa
fipn •·'
PanOtt1ma del metabolismo ~pod1co
compucsros cncrgCticos Je tipo hiJrou.rburo (c.:on '-•cn1 se~
mcianz-..t. con d pctrOlco) muy con1¡>J'-to.s por ~u 1nsolub1li ·
dad. De hct:.ho~ por cu c.tr.ictcn,ti~.;a pueden .almAcnJ..nc en
gr.m c•ntidtdc ;¡ d1fcrcneu de lm J.:po"'º' Je .mi<ares Y
otras susuncw solublo (mclu1Jos tu. .i.:1J0> gnw>) que re·
quiCKn ;a.lm.xcru.rsc Junco con .ag:w.
En los mxtlglicerok.. 10> tres grupos hidroxilo dd ghcerol cstin cs1cnfiados con x1Jo.
Li J1<1nbu<'.1ón" l.t
composición de los ..:1J0> gr.so. que 0<:up.m l.ts diferentes
posiciones del gltccrol en un momento J..lo no son osuJ.!cs
;:omo podn• pcns;mc- stno que dependen de mu<hos fxtorc:s~ cnuc los que se cncucntrm l.1. J1ctJ v 1.t localiución
anarÓlllla del ui.c1lglicerol.
La SJmois de <ruc1lglieerolcs"' lle>"• abo fundamcn1J.!mcn1e en el uucsuoo. d bigado v el 1e¡1Jo •dtp<»O • pamr
clc ~iccrol 3 fo.)Í<1to \' b cstcr1ÍiCJl..1on 'U...(1:1\·2 con 3cidos
p s . La primero .KJbc1ón. en el c.ubono 1 (sn 1) es carJ.11
:uda por b enzima glicerol- fosf.10-.cil1ran<Ícr.ua )' d• como
rcsuludo la form.cion de •C1do ¡,..,foslJ.ud"º· La 5<gunda
aeilaC1on (snl) es caulll<ldt por b enllm• acclgl1ccrol fosfu10-aciluamlcras.. gcnerando>e ac1do ÍO>Í>rid1co. Tras b de·
fosforilación del .icido fosfatíd1<0 cai.l1uJ1 por una famili>
de fosfuus;,s denominada> lipin.t< se form.1 Jiacilglicerol
( DAG). Finalmeme, la <lcilacion en posi<1<in snJ del dilcil
glicerol es cataliuda por la enzima diadlgliccrol acihmn<Ícrasa 11¡. c. i ..
S'"'°'·
El intestino y el hígado sintcüun rriacilghccrolcs P''" l.t
aportación a ocros tejidos. micntr.as que el tejido .idipow
bbnco si:ntctiu triacilgliccrolcs para .tlnu.ccn..a.rl~ como re
scnL Por lo unro. los criacilgliccrolcs que se cncuc:ntr.in en
el pl.tsma proceden <amo dd híg;¡do como dd mrcsuno r
nuna dd <ejido "'1iposo.
)ollSITlt.
es,;~ y hepático
En el inccstino se produce la síntesis de tt&.K.1lgllccrola ;a
pamr de los ácidos grasos proccdcnrcs de b hidróloo de lo>
macíl¡;liccroks in;tcridos. Así. los trí.Jcilghccrolcs de I• d1eu
se separan en el lumen inccsrin.a.I en sw componcnto. .icido)
gnsos y glicerol (ambién como mon0>cilgliccrolo) p•u
volver>e a unir en el emerocilO (cop. 1. Fis1olog1• de b chgo·
lión). La hidrólisis ~· posterior rcsintcsis no consutu\'-cn un
gaseo tnÚtiJ -COIDO podria pc:nsusc íl pnmCr.11 VlS[;l- r~ que
los rri1cilgliccrolcs no pueden absorberse. numrr» que lo>
ácidos grasos y el glicerol si. En otras pal.Jiras. cst>S tumfor
macioncs de los rriacilg:liccrolcs M.ccn posible su ab)()rtión
En d hígado se produce la sínrcsis de tri.ictlgliccrolel •
p:trtir de los ácidos grasos circulanrc:-s en el plasma o loi !In
rccizados tÍ4 noro. En gran mcdjda, la sintC"Sis. que se vcr.1.
m:ís adclanu:. se Ucva a cabo a p.inir de intcrmcdi.lrios del
mcr>bolismo de los glúcidos (c.ip.l. Mct•bolismo de lm
hidra ros de carbono). Así. d exceso e glucosa que se produ
m
Senn.a
Gli-cerol
Coltna
DHA? -----~
Azúcares
(o PLPl
I
Ghcerol-11:1
r Acil.c.A
Acwo fosf-a1id1co
CTP
[
...._. COP-<Of1na
.......___ Acíl-CoA
1
l
o esfingosma
DAG
COP-OAG
r
4atl
•
cer.lmida
Cerebrósidos
Acil-CoA
Fosfaud11Col!na
CDP<oí1na
1
Plasmalógeoos
Foslolipi<los
Trlacifglfcerotes
Esfingomielina
Gangtiósidos.
F*tuf'l 6-2. Biosintesis de lip1das.. Se ha_n destacado con flechas coloreadas tas fuentes de ongen dietético. COP: c1tid1ndifosfato; CTP: at1dlntnfosfato; OAG: díacilg~cerol; DHAP- dih1droxiacetona-foslato: Pl.P- piridoxal-fosfato; UD?: uridindifosfa10.
ce: eras la comida se uciliza para la síntesis de triacilg.licerolcs,
q ue se cxponan para su uso por los tejidos periféricos o aJ.
maccnan1iento.
Metabolismo p¡asmatico
Los triacilgliccrolcs son cipidamente eliminados de: la circu-..
!ación por la acción de la lipoprotcína lipasa de los endotelios vasculares (cap. 5. ~etabolismo de las lipoprotdnas). La
lipoprotcina lipasa caraliza la degradación del t riacilglicerol
de forma progresiva, pasando por los imermediarios de di.tcilglicerol y monoacilgliccrol, cransform:indolo finalmente
en :leidos grasos libres r glicerol. Algunos de los ácidos gra·
sos quedan en la circulación. donde se rransponarán unidos
a albún1ina. pero la mayoría son incorporados a los tejidos
ya que por su carácter a.nfipácico fácilmente se incorporan a
las membranas. Por el concrario, el glicerol, por su carácter
polar, apenas se incorpora llg. ft..3). La velocidad de dimi·
nación de los criacügliccrolcs plasmáticos oscila desde unos
minucos en animal'5 pequeños (rat:a) hasta varias horas en
seres humanos, y en cxp<'rimentos de adminisuación incr.i. .
»cnosa de lipidos marcados se ha comprobado que sus áci·
dos grasos se distribuyen en un 80 ° o en el cc:iido adiposo. el
corazón y el mÚ5eulo. y el 20 ° n rescancc en el higado.
Metabolismo del tejido adiposo blanco
En los mamifcros. la n1ayoria de los criacilgliccrola se en ..
cuencran en d tejido adiposo blan co. Las células adiposas
están especializadas en la síntesis y el aln1acenamienco de
rriacilgliccrolcs y en su hidrólisis (conocida como ~pólisis) y
movilización hacia ouos cc:jidos. No son n1asas inertes. como
podría crccrsc, sino tejidos muy dinámicos como se vcr.í de
inmediato. Pero anees.. se coruidcrará su papel como alma..
cén de energía.
El cenero de: acumulación es el cicoplasma de las células
adiposas (células gr•sas o adipocicos). En ellas, las gotitas de
triacilgliccrol sc unen para formar u n gran glóbulo o vacuola
que puede ocupar casi codo d \·o lu men celular. El tamaño
de los dc-pósicos de grasa varia, pero en los individuos no
obesos consrimye cerca del 1O % dd peso corporal.
La namralcza hidrófoba de los rriacilglicerolcs y su estado
altan1cntc reducido los hace-n compuestos dicientes para. el
aln1accnamienco de energía. Los uiacilglicerolc:.s son n1uy
apolarcs y por ello se almacenan en Wl 3 forma casi anhidra,
n1ienuas que las procc:inas y los h.idracos de carbono son mu..
cho más polares y, por lo canto, están hidratados en mayor
grado ( 1 g de glucógeno seco reriene Jirededor de 1 g de
agua). En consc:cucncia. l g de grasa prácticamente anhidra
acumula n1:is de seis veces la energía que 1 g de glucógeno
hidracado. Asimismo. por su cscado reducido, el rcndimicn·
to de la oxidación completa de sus ácidos grasos es de alrcde·
dor de 9 kcaUg. a d iferencia de las ap roximadameme 4 kcal/ g
q ue se obtienen de los hidratos de carbono y de las procd nas..
De esca forma, si se considera u n hombre de 70 kg de
peso. la rcscr\'a de energía en forma de criacilglic.crolcs cons-riruye alrededor de 11 kg de su peso corporal mea!. Si esta
cantidad de cnergía fuera aln1accnada como glucógeno, el
peso del cuerpo sería 55 kg mayor. Se cscin1a que las reservas
de combusáblc son de 100.000 kcal, en los t riacilglicerolcs,
25.000 kcal en las proteínas (localizadas p rincipalmeme en
el múscu lo), 600 kcal en d glucógeno y 40 kcal en glucosa.
Ello rcprcsencaría una cantidad escasan1ence suficiente par:i
1\.\etaboli!mo lipídico tisuL1r
TEJIDO ADIPOSO
PLASMA
Gticero
Glicerol
,--------+' Glicerol-3- P
r--
Glfcerof
llpasa
C02
J
6
sensible a
hormonas
NADPH+W
\ria~
las
llE'ltO"SaS-
J
TAG
Lfpapro1elna
'..===='..!
Estenf1cación
""""'
Upólis1s
1-- - TAG -
--
(VLDL. quilorrucrones)
fosfato
AGL~-11--
AGL
-'"""A~cii¡¡;('°'~"'¡::;~;u;,,;;
rai)~l==2~
-ATP + CoA
Ciclo
del acido
citrico
AGL --+---~
C01
Glucosa-ó- P
GJucos.a
fttun 6-S. Metabolismo de Upidos en el tejido adiposo blanco. La esterificaaón se refiere a la síntesis d.e tnacilgliceroles explicada antertormente lv fil . .-21. AGL: ácl!Ws grasos ~1lres; TAG: 1riacílgliceroles; VLDL: lipoproteinas de muy baja densidad
mancent"r las funciones corporales durance 24 horas de ayu·
no, si sólo se concasc con la energía obrenida a parúr de los
gl(1eidos como glucógeno hepárico y muscular. En cambio,
la reserva norrna1 de grasa SlLn1inistra energía suficience para
.sobrcvr.·ir dur.mte \'arias semanas de avuno.
En el rejido adiposo. los criacilglic~rolcs son sincecizados
a partir de ocil-CoA y gliccrol-J .fosfuro fil¡. 6-3). Los acil·
Co.: \ pueden provenir de la sínccsis áe novo, pero cambién de
los ácidos grasos liberados en la lipólisis de uiacilgliccrolcs
prcocisremes y de los incorporados al rcjido desde la sangre,
ambos por acción de b acil-CoA sinternsa. Por lo que rc:spccra al gliccrol-3 -fosfaro, dado que la enzima glicerol qui·
nasa se expresa en poca cantidad en d <ejido adiposo, el gli·
cero! dircctameme obccnido en la lip6lisis de las lipoproccínas
no sude ser usado en la formación de rriacilgliccrolcs. El
gliccrol-3- fosfuro que se usa proa:de de la glucosa s.~nguínca
a través de la vía de g.lucólisls. Como puede v<rsc, no coda la
glucosa se conviene en glicerol. La glucosa incorporada al
ccjido adiposo puede seguir ouas vías., con10 la oxidación a
C01 a través dd ciclo del ácido círrico o la oxidación en la
vía de las pcntosas...fosfaro o la conversión a ácidos grasos de
cadena b.rga. Aunque existe controversia sobre la necesidad
de aporur glucosa para obtener d glia:rol y con ello fabricar
los criacüglicerolcs. no abe duda de que la di«a que aporca
sr~uas y azúcares es la que más propicia la 3cun1ulación de
criacilgliceroles.
En el rcjido adiposo. los rrfacilglicerolcs son lúdrolrzados
hasra ácidos grasos y glicerol (fig. 6-3). El prim<r paro im·
plica la hidrólisis del criacilgliccrol por la denominada lipasa
sensible a hormonas. liberándose ácidos grasos libres y glicc·
rol. La enzima está controlada de manera muy fina por diversas hormonas como se describe más adelame ( fig. '· t ).
Esra lipasa es di!crcme de la lipoprmcína lipasa encargada de
caralizar la hidrolisis de los aiacilglicerolcs de las lipoprocci·
nas anees de su incorporación 2 los rejidos.
El glicerol formado en la lip6lisis no parece ser uúlizado
en d tejido adiposo, por e.arecer éste de suficicnce canádad
de la enzima glicerol quinasa, por lo que difundirá hacia el
plasma y será cransporrado a ocros tejidos donde pueda ser
usado. En los tejidos que dispongan de las enzimas nccesa·
rias, como es el caso del híg•do, el glicerol se fosforüa y oxida
a dihidroxiacetona·fo.sfaco, que a su vc::z se isomeriza a glicc..
raldehído-3-fosfno para luego seguir vfas merabólicas como
la glucólisis o la gluconcogénesis.
Los ácidos grasos liberados por el tejido adiposo en la lipólisis pueden ser uúlizados por el mismo ccjido como fuen ..
te de energía. Dichos ácidos grasos cambién pueden ser recs...
cerificado.s para la obtención de nuevos criacilgliceroles, o
bien pueden acumularse y difundir al plasma, unidos a albúmina. para actuar como fuente de energía en otros muchos
tejidos. En cualquier e.aso, cuando la ucilización de glucosa
por el rcjido adiposo aumenca, el ílujo de salida de ácidos
grasos libres disminuye. Sin embargo, la liberación de glice·
rol continúa. lo que den1uc:scra que el cfecro de la glucosa no
está mediado por la reducción de la lip6lisis. Esre cÍce<o se
debe a que la p rovisión de gliccrol·3·fosf.uo aumcnra la tsre•
m
1
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ACTH
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Plost>Clanct1na E
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.~ ATP
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P'rcte r...a q...
Fosfod esterasa
f
~
oepe '1d e- te.
e~ cAYP
ADP
AMP
-·
.
G OCOCorilCOtdes
Fi.ur1 ..4. iu,gulación de la ~posa senS1ble o hormonas ACTH. hormona adrenoconicotropa; TSI+ tirotropona.
rilicación de lo. .ícidos 5'"'°' libres. Cu.rndo b uulización
de glucosa es eln-:id.i, u mJ,-or p.ll'le <e
h.a.<r> co! y C>
con,·cnid.i en ácidos~· Sin cmb.;argo, e,;u.indo b uuliu
ciOn dum1nu)·c. l..i m..ivor pMtc Je l.i glui.o-..¡ ~ dirige .i la
formación dc°glacerol \.fosfato p•ra u nrcnflcmón Je :acil
CoA. lo que •}-wl• • dummuJr (.¡ ..1,.1.i Je J<klos gn<o< h
brcs.
º'"b
Regulac1on del metabolismo del te¡Klo
adiposo blanco
La cntud.> v el .Jm;icen;im1enco• .u1 como u uhd. de los
xido. graso". del tq1do ..Jiposo bt..nco como comcrucncu
de la hidrólisis de mrolglicerolo. csu.n rc¡;ul.iJo. por d0s
lip;is.u: la lipoprotcuu !ip...., y la 11pas.a <cn>1ble • hormon>S
lf: . 6-3).
La üpoprocem• hp;is;i Je la •upcrftcic de lo< <•p1brc:s h1
droliu los rmcilgl1cerolcs de U> l1poproccrnu <Jrrubmcs,
produciendo glicerol y icid<n gra50S libre• q ue. por lo ¡;encr.J. son incorpor>dos y ;almJccnados en las células adipo=.
Es. por lo couno. la eJUJnl;t d;a.vc del Jlnl.1"cnamic:nro de :ici·
dos grasos
La lipasa sensible• hormonas del incmor dd 1ejido Jdi
poso ca<alu• el desdoblamiento de los tria<1lgl1terolcs Jlmaccnados e n glicerol y .ic1dm grasos, q ue pueden p.i.;:i.r p<»rcw
riormen cc a la cin:lLL1cion. Es. por lo tanto. l;1 en11m;i cl~vc
del suministro de ¡¡cidos gr-"OS.
La :actividad de b lipoprolC1n• ltpasa aumenc. por la ali
mcntacion, y dismin uye por d aruno ,. el estro. Adcnu.s. en
el <ejido adiposo, b insulina incrementa la sm<csis del• lipopromna lipasa. ~·su =nslococion a la supcrl1c1e lumm.J del
endorelio cpilar ~jP· 1\ kubolismo de w lipoprocem.s)
La lip353 scnsi e a ormonas n:sponde ~ numerol.l.S K
mies I~ 6-4). Se puede decir que(.¡ CDZUD.l se >Ctl\';a CUJn
do el organismo n«:c:sia combustibles cncrgctic~. ~·se u1.1c
ci\-:t cuando le consta que ricnc combusubla sutlcicnto En
ocras palabr.is. la acti\;&d de Lt lipasa sensible• hormon»
aumcnu por d ayuno y d csués. y disminuye por U .U1rncn
t
4
cación
La tipas.a sensihk a hormonas es coD\-cmd.. de un• forrn;i
1na.cciva l forma b) en act:n-a tforma al mcdimte Un..J prolcnu
qwnas.a qu e es dcpcndicme de AMP ciclico. La •dccnal1D.1.
la noradrm.Jina. el glucagón. u hormona adenocorucotro
pa {.-\CTI-1) y b hormona cstimulame del ur01dcs (TSHJ
p roducen lipólisis. ya q ue son cap;>ccs de esumul;u b ;adenib<o cid.asa de las células adipoSilS. El ni\-cl mcrcmentado de
AMP cíclico estimula emonces a la procema qum•s;i dcpcn
diente de AMP cíclico, la cual acti''ª a la lip;isa sensible a
hormonas por fosforilación. l.t übcr.ci6n de noradrcDJlm•
en el ccjido adiposo. además, ricnc cspcci.tl in1ponanci¡¡ e n l.a
n1ovilización de los ácidos grasos.
La scroronlna. la vasoprcsina y la horn1onA de crecin1icn
<amb i<n incrcmcnran 12 lipólisis por medio de AMP cld 1
co. Los g.lucoconicoidcs, asin1isrno . ..iumcn1an la hpOlisis.
'º
1\.\etabotis:mo ltpíd1co ti~uJar
6
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
pero por una vía independieme de AMP ddico, que puede
Metabolismo del tejido adiposo marrón
ser inhibida por la insulina. ejerciendo una acción dirccca
sobre la actividad de la lipasa sensible a las hom1onas.
Ocr3s hormonas y compucsros, por d contrario, inhiben
la lipólisis. Así, por ejemplo, la insulina. la prostaglandina E
y el ácido nicoánico disminuyen la accividad de la lipasa
5Cruiblc a hom1onas, posiblemente inhibiendo la formación
de AMP delico. por acción sobre la adrnilaco ciclasa.
La insulina cambién inhibe la lipólisis por ocras ,-ias: por
una parte:, cstín1ula la lipasa fos&cas.t, que inactiva la lipasa
sensible a hormonas, y. por ocra. estimula la fosfodicsccrasa
encargada del paso de ~\<IP cíclico a AMP, produciendo
uru disminución en la concc:ncración de AiVf P cíclico. Esca
fosfodicsccrasa es inhibida por metilxancinas como cafeína y
ccofilina.
. -\demás,
.
se ha dcscriro que la insulina incrementa la acri ..
vidad de la pirurnco dcshidrogenasa, la acccil-CoA carboxi·
lasa y la gliccrol-fosfa10 acilc"nsferasa, lo que explicaría que
un incrc.n1cnro en la utilización de glucosa por el ccjido oc.i·
sionc un aumento en la sín1esis de ácidos grasos y de acilgHccrol. Así. pues, la insulina inhibe la libe=ión de ácidos
grasos libres del ccjido adiposo, favorece la lipogéncsis y la
síntesis de acügliccrol e incrcmcnca la oxidación de la gluco.
sa a C02 a cravá de la via de las penrosas-fosfam.
Las consecuencias del malfuncionamiento de c:.stas enzi..
mas son cvidenccs. Así, la falca de acri\•idad de la lipoproccÍ·
na lipasa origina hipemigliceridcmia. La falca de accividad
lipasa impediría la ucilización de los criacilgliccrolcs almacc·
nados anulando su importante papel de sostenimiento ener·
gé:rico en caso de ayuno. fJ exceso de su acrividad conduciría
a un escaso almacenamiento y en consecuencia a una vulnt'..
rabilidad en siruaciones de ayuno.
La pcrilipin.i. una proteína in1plicada en la !Om1ación de
las socas de grasa en los adipocicos, regula el balance cncre el
almaccnamienco y la lipólisis en los adipocicos. Dicha proteína inhibe la Hpólisis en condiciones basales al pro:'\·enir el
acceso de: la lipasa a los rriacilgliceroles. Cuando a tra\·¿s de
la estimulación hormonal se prontUC'\'e la lipólisis, la pcriJi ..
pina se fosforila y cambia su conformación. exponiendo las
gotas de grasa a la lipasa sensible a las hormonas.
Durante las últimas d.tcadas se ha acuntulado una gran
evidenci;i de que el reiido adiposo no es exclusivantenrc: un
lugar de .ilmacenan1ienco de triacUgficerolc:s. sino un tejido
muy activo que produce numerosas sustancias con acúvidad
hormonal (denominadas adipoquinas), fuctores de crecimicnco y compucscos reguladores de la coagulación. Enrre
las adipoquinas segregadas prácticantente de forma exclusiva
por el tejido adiposo se encucnrran la lepúna 1 una hormona
clave en la regulación del metabolismo energético. la adip<>-'
necclna. que colabora con la insulina. fu.cUitando la entrada
de glucosa ranto en el propio rejido adiposo como en otros
rejidos, y la rcsisrina, que se opone a la acción insulinica. En
la obesidad se produce una menor expresión y secreción de
adiponcccina y una n1ayor secreción de rcsistina, por lo que
ambas hom1onas están implicadas en la resiscencia periférica
a la insulina, un mecanismo de •procecciÓn• para impedir el
aumenro de la masa grasa (caps. 27. Nucricion y obesidad en
el adulm: 28. Nucridon y obesidad infancil. y 30, Nutrición
en el síndrome merabólíco. ton10 \ ').
Orro cipo de tejido adiposo. n1uy diferente en su funciona..
miento. es la denontin:ada grasa parda o lo que se conoce
como tejido adiposo marrón. Rcprcscnra un pequeño por..
ccnraje de la grasa corporal toral. La denominación de m;i...
rrón o pardo se debe: a la c..""Cisccncia de muchas mitocondrias,
que le dan ese aspecco.
El tejido adiposo marrón, al concra.rio de la creencia ge·
neral. no sólo es abundante en los lactantes. sino que está
presente c-n la zona supraclavicular y para\'Crtcbral del área
del cuello )' de la zon:t dorsal en los adulcos. así como a lo
largo de los grandes vasos del 1órax.
A diferencia dd 1ejido adiposo blanco. el tejido adiposo
marrón tiene una inervación específica. Así. en c1 tejido adi..
poso blanco sólo los \'asos sanguíneos cic:nen iner\"ación sim..
pácica. pero en los dcpósicos de grasa parda, las propias células grasas, al igual que los \•asos sanguíneos. están incrvadas
muy amplia.mente por fibras nerviosas simpáticas..
La escimulación de Lt inc:rvación simpática del tejido adi ..
poso marrón descarga noradrenaGna, que favorece la lipóli·
sis, aumenta la síntesis de lipoproteína lipasa, cnc..trgada de
utilizar los criacilgliccroles de las lipoproteínas circulantes. y
aumc:nca la oxidación de la grasa en las milocondrias~
El aumento de la oxidación de los ácidos grasos en las
micocondrias no se r.raducc c:n obtención de: energía en for·
ma de ATP, sino en la producción de calor. De ahí que
cumpla un papel imporcancccn los laccanccs para defenderse
dd frío. La base de cscc componamienco r•dica en la cxis·
tencia cn c.sras células de una proteína denominada proteína
desacoplancc de la fosforilación oxidaci'" {UCP, 1111roupfi11g
prot<in) que reduce o anula la simcsis de ATP (fig. (t ~l.
Esra proreína rompe el gradiente de proconcs que se genera
en la miux.ondria y que u di iza la ATP sin rasa para generar
ATP. La energi:a del transpone clecrrónico se disipa conto
calor ~, Funciones y metabolismo de los nurric:nccs).
El iCjldoadiposo marrón es responsable dd proceso de
termogéncsis asociado a la ingesca de alimentos. lo que SUfK>"'
ne un gasto diario de 10- 15 % dd toial de la energía consumida en los seres humanos. Su acrivación, canco por los nu ..
rrientes como por fármacos activadorcs d.c los rccepcorcs
f:l·adn:nérgicos. ha abicno una nueva posibilidad para el
control dd sobrepeso y de la obesidad. De hecho, los obesos
tienen menor cantidad de tejido adiposo marrón y su activa...
ción ocurre cuando se está en ambiencC'S fríos. Por otra par·
re. se ha descubierto rccienccmente que dentro del propio
rc:jido adiposo blanco existen unas cé-lu1as denominadas bri ..
Dances (hrozu11..111·wl1i1i', BRTTE) o beige que companc:n con
d ccjido adiposo pardo la capacidad de disipar energía en
fomia de calor. Algunas mioquinas. como la irisina y el fuccor
de crccimicnco de lo< tlbroblascos 11 (FGF-21 ), cienos me•
tabolicos. conto el ácido ~-aminoisoburirico. producidos por
c:I músculo esquelético.. y algunos fuaorcs de crecimiento.
como los pépcidos n:acriuréticos, producidos por d músculo
c:ardíaco, son poccntcs activadorcs. d.cl proceso denon1inado
• pardcan1icnco• (browni11g). por d que algunos adipocicos
blancos adquieren la capacidad de disipar energía al expresar.
enrrc º'"'·la proccina UCP-1. Todo dio abre la posibilidad
de que el ejercicio r la accividad Rsica en general ccngan un
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
Membt.ar.a
UITMOO
m1tocondi"t.l!
Mattt:z
m..tocondnal
NADH
FADH2
NAOf AO
tf'
ADP+ Pi W ATP
Calo•
-·
Fosbiacióo
filUrl 6-6.. Mecanismo.s implicado.sen ta gen.eración de calor e.n la mitocondri.a Nótese qoe el nu;ode protones a través de la proteína d.esacoplante de la fosforilación oxH:laüva lUCPI compite con el que se produce a través de La ATP sfntasa.
efecto sobro d gasto morgécico que so prolongue más allá dd
consumo derivado únicamente de la energía mcc~lnica
ffig. ,~, .
Alteraciones del metabolismo
de los triacilgliceroles en la obesidad
En los obesos aiste un exceso de gr:1sa corporal. Se dice que
una persona adulta es obesa cuando la relación enuc .su alru...
ra y su peso corporal (indice de ma.s.i corporal o de Quc1elcc)
es superior a 30 kg/m1) . La etiología de la obesidad es de
nartualcza multifactorial (caps. 27, N'urricion y obc:sid:a d en
d adulm, y 28, Nucricion y obesidad infamil. 1omo V). En
anin1ales de expcrin1entación se han caracterizado los genes
ob y fa 1csponsablcs de un síndrome de obesidad qu..- se
cransmice dc forn1a mendeliana simple.
En los seres humanos. la influencia genérica es in1ponan ..
te, aunque los c:s-rudios rcaJizados no pcrn1icen csc:ablcccr un
patrón de herencia rclacion:ado con estos dos genes. lo que
sugiere la ex.iscencia de ocros. En la accualidad se conocc-n
más de 600 lori y alrededor de 130 genes implicados en la
obesidad humana (cap. 18, :-.imricion y obesidad infumil,
como V) .
El peso de una persona d..-pcnde dd balana energético,
manccniéndosc c:srable mi~ntras el gasro enc:rgécico se cqui ..
libre con la ingcsta energética. Los pequeños desequilibrios
suelen compensarse aumcncando el gaseo. Sólo cuando el
desequilibrio e.s in1ponante, el c:xcC"SO eni:rgético se acumular:í como grasa (cap. 12. Regulación del balance energéáco
y de la composición corpor.tl).
En animales de c:xpcrimcncación, la disn1inución de la
producción de calor es un fuccor eáológico de la obesidad.
La producción de calor se lle"a a cabo fundamencalmeme
por ciclos metabólicos improducávos (fútiles) como d descrito en el cejido adiposo marrón u otros en los que, con10
en la fosforilación de b frunosa-6-fosfa10 a frunosa- 1,6-bifosfuto y la hidrólisis de ésrn a fruccosa-6-fosF.uo, se gasea
ATP inúálmeme (ctp. 3. Mernbolismo de los hidrams de
carbono).
Lis acri"'-idades de estos procesos están concroladas por
numerosas señales, entre Lis que se incluye el tfío. li n buen
ejemplo de su dcsconcrol aparece en la hipertermia maligna.
En los seres humanos, no cscá ran claro que cxisrn una disffii ..
nución de la producción de calor. incluso pu<:"de ser mayor
en los obesos que en los no obesos.
En l~ts personas no obc:sas~ la ingesrión de comida por
encima de unos lintices esrá concrolada. mientras 9ue en los
obesos no lo e.srá. Existen centros hipotalámico.s que conreo..
lan el han1bre y la saciedad. En estos centros se procesan
nun1erosas sc-ñalc.s. Por una pane, los csámulos que llcg;in
por el nervio \-ago. qu<=" recogen información del rr.icto gastroincesdnal: por orca parre. señal~ sensoriales y. f'inalmcn..
te, señalt"S con10 la insulina o la lepciru.
La lcprina y las catccolaminas activan la liberación de cor..
ricolibcrina. que es una señal de saciedad. mienrras que los
glucocorticoides la inhiben. De igual modo, la lcp<ina y la
insulina inhiben la liberación dd neuropépcido Y, que es
una señal de hambre, y los glucocordcoidcs fa activ·. tn. En
este senrido. el ncuropépcido Y escimula la ingcsáón de azúcares y grasa. En los obesos del ápo Prader-Willi, cscos sis1cmas cs1án dcscomrolados (cap. 28. Nucrieion y obesidad
infamil, <0mo V).
En la n1ayona de los indi,;duos obesos se comprueba la
cxisrencia de resistencia. insuliniat, lo que fu\·orcce la lipogé...
nesis r la acumulación de gras.a. La leprina es una proteína
que se libera junro con otraS como la resiscina por el cejido
acüposo cuando la acun1ulación de grasas es significativa.. La
acüponccüna, cuya secreción disminuye en el estado obcso.
desempeña un papel imporcanci: en la rcsiscencia a la insulina, y la lcpána en d concrol dd peso corporal
En lo.s obesos a fácH cnconuar numerosas interacciones
hormonaJes que alteran la homcosrasis cni:rgérica y que es-tán relacionadas con el denominado síndron1c mecabólico
(caps. 27, N utricion y obesidad en d aduleo, y 28, Nucri·
don y obesidad iníamil, 1omo V).
Los fuctorcs indicados anreriormence son los que afccran
dirccramencc al n1cabolismo lipídico, lo cual no es más que
una p•1ICC dc los numerosos faccorcs que deben considerarse
TEJIDO ADIPOSO IWIRÓN
•
NU:loo
4'
•
GoUs d4 r•w
rl~Cftllll
TEJIDO ADIPOSO BEIGE O BRITE
TEJIDO ADIPOSO BLANCO
, _ . •·•. Pos•bl• pa~l del •1•n:1coo en t.. ac1r1ac1ón del le¡ do ad poso marrón. BAIB~ ac1do J}-ammoisobLJ1inco. BRJTE brown-m wh•i.; FGF •
21: factor de crwm••nlo d• los hbroblaslos 21. L·4 1nierleuqu1na 6: PGC-1"' coactivador 1ade! receptor acuvado ¡x;r prohferodor'5 d• pe·
roxtsomas gamma. UCP· I proteína desacoplanre de t.a fosfontac1ón ox1da1iva ,
para emcnder t. obcsid•d (c.p. 28. !'lutri<•On )' obcsidJd
infamil, 1omo \ ').
METABOLrSMO DE LOS ACIDOS GRASOS
los ácidos g.r>SOS d.m lu¡;u • mu..ho> componentes 1mpor·
unces. como se vc-r<1 m.u ;idd.a.ntc. Por el momcn10. ~con
sidcraci ou.i f;¡ccu. quiz.i U mu \;Oncx1J.1: su uulru1..1on
como fuente cncrgéoc.&.
los icídos S'"°' son combwublo <Omo la sfue°"'• con
b \-Cnuj.l de que propor~ion.in m.1.S cncrgu y Je que )< sin
«ÓLUI cu.mdo cxi>1c .bund.mu•. de modo que puede pcn·
susc en dios como los gcnu1n<» 1nd1~oro del C'St;ido encr·
sérico.
Q
1ac1on mrtocondrlal lle los 1c1do5 grasos
La JJ""°x1d.ic1Ón mnocond.ri.il C) el pnx;~ nuvor1tario de
oxidacion v se llcv;;a a abo unto en el musculo como en el
higa.Jo. En el musculo es fuenle de cncrgia princip•lmenie
durante el ejercicio y. en cspcci.il. en el cjcr<..1C10 prolongado.
cuando escasa l..J glucos;a.. Por clJo. \.C recomienda cvi1.Jr el
ayuno prolongado en los pJcicntcs con rr..lstornos en l.i
fl·oxidación 1ulol... f; J ).
En el hígado. la oxidación mve puJ ob1cncr energía p•r.
orros procesos. como ).;a. g1uconcogCncsis. )'•en otro orden de
cosas. par• producir cuerpos cctónico.s. los <.:u.1lc11 '\On cxror·
tados a los rcjidos v consumidos C\Lllldo ocasc:a l;a ducos.1.
(principalmeme en'd cerebro).
'
El proceso s.: lln'a a cabo de Li siguieme nunera (fl&. 6 ~ :
los áridos gr.isos pcncuan en la mitocondria sicodo enl.u.a·
dos a b ccxnzima ..-\en la mcmhram. mitocoodrW a:tcrru..
lo que supone su activación. U incorporxión Je un grupo
tiol faólita [;¡ posterior dcgrJ.dación. como se ,·cr;1 m.u ,;adc ..
lanrc De ahí que se hable de acri,·.i.ción. Uru '\-CZ ;1..:n,·aJo~
son rnruferidos • Li cami<iiu (rcaccion c;ualÍLld> por Li
cammru-palmi<oihr.msfcns.t 11 ~· transpon.•dos como den
vJdos de b cam1ána lusu b pan.e imem> de b mcmbr.m•
mirocondriaJ inrc:ma. Us.u. ,.cz alli. se produce b rc;icaon
invcru... con fomución de nuevo de cuniwu , . .icil CoA (re·
xcion caulillda por b. carniáll.l p.tlmi<odtr•mÍcraso !l.
Por ulámo, los •cil~Co:\ sufren d procoo de ox1d>ción pro
p12mcncc dicho.
Lt c:am1uru es necesaria para d cransporte de los ;leidos
grasos de mis de 11 a1omos de carbono. lo que cxplic• el
efecto beneficioso dc su incorporación en b dlct;i En lo>
casos de deficiencia suden aportars.: 100 mglkg/d1a. lo>""
dos grasos de cadena inferior a 12 carbonos (dcnon11nado>
por muchos de cadena media y con.a. 1ipicos de 1...., d1c<.u
que contienen criacilgliccrolcs de cadc.n;a media) no nccoa~
1an c:imirina y. por cUo. su oxidación es recomendable .i lo)
p:tcicnrcs con uastornos en la~ oxidacion (taW ~ 1 '·
La c.arnicina corra en los tejidos gracias a un tran.."iport;i
clor denominado OCTN2. Éscc se cncucncrot en 1nucho)
m
T;ibl.i 6-1. Alt.....dMIH ~tol6cilcu de la 11-alldatlÓn
Transpcn:ador de carn1tina
:
HpogU.:emoa no cetósoca
1>c¡M1ome9•ha
maocard>0pat1a. debhdad
muscular
Cam.:.na·palmnoil:ra"5f<rasa 1 HJ¡tOc¡\uce,..a oc c"ósoca
tubulopat,. p"'1una!
Cam.:to."la-ac.ilC3m.it10a
uanslocasa
H'PQ9!ucemoa oo mos.c•
hc¡M1omega1ia. debthdad
musc:t.1lar. m.ocar'Ocpa1 a.
macrocefalia. h<po1......,.
Cam ·na·palmn0tl:ransluasa 2 M»glob>""14 lwportermoa
ma!Jgoa. 111bdom1óUsos
Acil..CaA d•sh crogenasa
lle caaena ltl\Jylar9• IVlCAOI
H>pogloce!Tl'4 flO COIOSOCO,
hc¡M•om~alia.
maocanl•opatta. o•b>Lidod
rflllSCular, taqu1cardJ11
Acrt·CaA desh drogenas.
de caciena rned a JMCADI
Ac1l·CaA desh•drogenasa
de cadena corta ISCADI
Proreina tnfunt1onal
de membrana
Multiples a<1l·CoA
deshidrogenasas
Hrpog uccmia 110 cetóStCa,
htpa1ome9alia
Perdido de masa rnusculor.
ec•do~s metabólica
HtP410m<tCJ4ha. neurop~tia,
rabdom10lis1s
01smotf14 roc1al, nñón quist1co
rcjidos ven el nñon. Su dcfc<to . .J •nul.u la rubrorción de
la cirnitina par• su rcuuliu..aón. puede cxplac.u los bJjos
niveles de cJ.rnitina ~n n1uchos p;.c.icnu:-,: con m1oc.1rdiop..1
NP.9
~
tías c.n bs que la actividad mwcul.u se encuentra dUminu1
di.
La orid:ación, denominad. ji-oxidación por tena lup.r
rn segundo c.irbono conW1do dock d grupo c.rbonilo
farbono ben), se produce por Li acción consccum·• de ,.,
riJ:S enzimas que. primero. pro,·oc;¡n un;a doludrogcn.i..:ion
que conduce a la formación de un doble enbcc: de>puo
un• hadmación del doble enlice. on¡:uundo un srupo h1
droxilo: posccrio.rmcntc. ocn dcshidrosen.l~i.Ón que gcncr.&
un segundo grupo cero. y. fin.tlmmte. Li rotura entre lo• Jo,
¡;rupos cero conúsuos (áólisis). Lºn oqucrn. samplc Je Lu
rc:Kciono se mucscra en b r~La dcshidrogcnación de los icidos grasos de udcn. Lir¡;a
se
a cabo por cuauo enzimas SCS"º el um.>ño dd .Kido
graso. El rcslo de las reacciones lo ejccul<l un complcJO entl•
m.iüc:o de membrana denominado • rrifuncion.tl•. T.unbaén
existen las enzimas por scp=do en form• soluble, l.. cwlo
p:ircccn ;acruar sobre los ;i.cidos grasos de c;a.dcn.i mcd1.l ~·
cona. pero no sobre los de cadena larga.
El resulcado de la ~-oxidación es un aal· CoA con Jo>
:itomos de carbono menos \! un;1. molCcul.i de :.:1cctjl..:ocnt.1
ma A, asi como la gcncraci6n de cqui\·11.lcntcs de rcduccion
( 1 FADH~ y 1 NADH). El p roceso se repite hasu que fln.il
mente todo c-1ácido graso es roco en unid.;1.dcs de Jcelilcocn·
zim1 ..\. En el caso de 3.cidos gra.sos de nün1ero i1npJr Je
icomos de carbono. uno de los productos finales es el 1nJ.lo
nil·Co... \. Los ácidos grasos in.s.1turados sufren un¡ .S<'ne de
reacciones adicionales que permiten el mo,·imicnto de los
dobles cnbcC1 de forma que sean aracables por l.s enznn.ll
de la ~-oxidación.
U"'·•
fltur.li 6-7. Oxidación mitocondrial de los Act-dos 9rasos. Las flechas ~rdes indican q-ue et proceso se repte varias veces hasta la oxidación
completa del ácido graso Enzimas : l ec1l .. CoA sintetasa: 2· carn1tina-palm11oiltransferasa 1; 3: carnibna·palm1toiltransferasa 2: 4 sistema
enzimáuco de la JJ-ox1dac1ón asoc.1ado a ta mem~ne: 5: sistema enzimáuco de la fl-ox1dación soluble; T: transportador
1\\etabolisn10 hpídico ltsular
6
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
FADH2
FAD
Acif.CoA
Hidroxi
A<ebl-CoA
NAOH + tt1Cetoaci~CoA
Fipn ' ' '· Mecanismo de la p-oxidattón. Cada circulo representa un ciclo de oxidación. En cada ctclo se acorta la cadena en dos átomos de
carb.ono que se Uberan como ate11l-CcA. Nóte-s.e que ta oxtdación ocurre en el carbono J:l, de ahí el nombre del proceso+
Por lo que respecta a la rcguJación. el cJcn1cnlo clave es la
C3nádad de malonil-CoA, que disminuye la actividad dd
sisccma de lanzadera de la carnitina necesario para la oxida..
ción y al tiempo acti\'a cJ proceso de síntesis de ácidos grasos
(v. más 3ddame). Por eUo, la oxidación se deácne por fu!l3
de sustrato. Por oua parce, la a.istcncia d' abundancia de
energía, que se pone de manifiesto por la abundancia de
NADH, inhibe a la ciolasa y otras enzimas de la oxidación.
Ox1dacion microsomal
La oxidación mhocondrial es la principal. aunque también se
oxidan ácidos grasos en los microsomíli e incluso en el ci10..
plJSma celular. A cliferencia de lo que ocurre en la mitocondria. aquí se produce la (l)..oxidación, cs10 es la oxidación en
el ccrcc:r carbono dC"Sde c::I carbonilo. El rcsuJrado es una serie
de ácidos dicarboxílicos e hidroxicarboxílicos que u:rminan
de oxidarse en los peroxisoma< (v. mas addanre). Estos áci·
dos, cncrc los que se encuenua el 2cido adípico, aparecen
aumcn1ados en plasma y orina cuando la ~~oxidación escá
.sobresacurada. como ocurre en cierras cnfermcdadcs (tabla 6 -11 . Las manifcsracioncs clínicas de las difcrcmcs alrcra-cionc.s dependen del nivd en que se encuentre bloqueada la
via metabólica y la toxicidad de los productos acumulados.
En condiciones de bloqueo de la fl-oxidación también au·
menean los conjugados de ácidos grasos: aálglicina y acilcar·
n icina. Esce fenómeno se produce como consecuencia de la
de.s.acilación de la cocnzin1a 1"\ y posccrior unión a glicina o
ctrnirina. El proceso parece responder a la necesidad de di,s..
ponc-r de cocnzin1a A para orras funciones milocondrialc.s.
Oxidación en IDs perox1somas
L.os pc:roxisomas son orgánulos subcelulan:s rodc.-ados de
una única n1cmbrana, sin cstrucrura inccrna y que condenen
muchas enzimas h idrolíticas. Se cncucncran pn:scn1cs y de
formo abundan« en todos los tejidos.
Los pcroxi.son1as pueden oxidar ácidos grasos n1uy divcr·
sos yotr35 sustancias con grupos acilo lfig. fl-9). En rrcorros,
pueden oxidar los :Ícidos grasoo de cadena muy larga, los
ácidos grasos insarurados y poliinsarurados. las proscaglandi·
nas y orros eicosanoidcs. así como los xcnobiócicos con cadc·
nas acilo.<." incluso la cadena facer.ti del coli:stcrol. como si de
un ácido graso se cr-J1.1.ra. oxidación que conduce a la síntesis
de ácidos bilia res. Por otra pane, es notable su capacidad
para oxidar ácidos grasos ramificados como el ácido ficánico.
El ácido fidaico es un ácido gruo muy ramificado que
procede cxclusivamcnce de la dicta. Su n1ctabolismo no es
posible sin la previa con\'crsión en ácido pris1ánico. que es
una mezcla de isón1cros que permite el inicio de la
fl·o.<idación. En la enfermedad de Rcfsum, el fitánico o el
pristánico se cncucnrran en conccncracioncs eln-ad.as en san ..
gn:, con10 consecuencia de un déficic cnzimácico del pcroxi..
.soma lfla. 6-9 .
La oxidación pcroxisómica a también una P.-oxidación,
pero existen norahlc:s diferencias. Así, no es necesaria la car·
nirina para la entrada de los ácidos grosos. La cnrrada de los
ácidos grasos riene lugar por protcín~ de la familia dc:nomi ..
nada ABC (ATP bi11di11g rassnu), en panicular la ABCD 1.
Se rcquic.-ren enzimas específicas como la lignoceroil-CoA
sin1crasa en lugar de la acil-CoA sin1ecasa. o la oxidasa en la
.s<gunda etapa de la oxidación en lugar de la dc.shídrogcnasa,
c-nrrc ocr:is. A diferencia de la oxidación mi1ocondrial. la
oxidación en los pcro:<lsomas no sirve para genc.-rar ATP sino
que se disipa en fomta de calor.
Orras de las actividJdcs que ejerce el pcroxisoma e n el
meC3bolismo de los lipidos es lo s¡mcsis de plasmalóg<:nos
!fig. 6 1OJ. Estos compuestos representan un porcentaje
muy alto de los lípidos de membrana de tejidos décrricamence activos. COOlO el miocardio o el cerebro. Ello explica
m
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
CoCiL'quenodesciicoliJ..CoA
CohL.'q...enodesolK.ol 1·CoA
Taonn.N¡hc1na
ftwuni 6-9. Metabolismo de los ácidos grasos en los peroxisomas. Se han destatado los sustratos princjpales. Se han enmarcado los procesos
de oxidación y los de isomenzación.
la relación entre los trastornos pcmxisómicos y las alceracia....
ncs neurológicas..
Metabolismo de las cuerpos t.etónicos
Los denominados cuerpos ce-cónicos son dos meraboliro.s: el
acccoaccraco y el h idroxibutiraco. El nombre p roviene de la
rransfomlación dd acctoaccraco en acccona de forma espon·
PEROXISOMA
Át100 graso
i
i
Ac1l-DHAP
i
Acil-CcA
Alqu1 -DHAP
Piasmalógenos.
l'i,..r. •-18. Metabolismo de tos plasmalógenos. OHAP: dihidroxiallil:ll cetona-fosfato: G-3-P: gticeraldehído-3-fosfato.
cinca o inducida cnzimátic.amcnce. El olor caracceristico del
alicnco a acecona pone de n1anificsco su presencia en la san..
gre. de la que se elimina al pasar por d pulmón, y a un
sín roma propio de aquellas circunsrancias en las que se producen estos c.on1pucstos en gran canridacL
Se simcrizan a panir de las unidades de dos carbonos
(unidade5 acetilo), que se producen en la degradación de los
ácidos grasos o de Ja oxidación de ciertos aminoácidos. Los
aminoácidos que los originan. denon1inados por cJlo ce:tog.énicos. son Ícnilalanina, árosina, lisina. isoleucina y criptófa.
no (cap. 8. i\<lccabolismo de los aminoácidos).
Li cccogéncsis ocurr(' cuando los restos acetilo (accrilCoA) no pueden inrroducirse en el ciclo del ácido cítrico
(ciclo de Krebs). En efecto, cuando escasea d oxalacerato, d
acetil-CoA se deriva hacia la form;1ción de hidroximerílglumil·CoA (HMG-CoA) y de éste a la formación de cuerpos
cccónicos. En la Rgur~ 6-11 se muestran las vías mcrnbólicas
y las rc_lacionc:s estructurales.
El hígado ~=e de la enzima capaz de transformar d
accroaccuto en aa:toaceril-CoA y, por lo tanco, el acctoacc..
tato~ o c.I hidroxiburiraro que se forma por reducción, esca...
pan a la sangre. Por d concrario, los tejidos periféricos pos«n la cr.msiCrasa necesaria y pueden consumir estos cuerpos
ccrónicos. pero no la cnzinl::t ~1 G-CoA liasa necesaria para
la formación_ Por ello, los cuerpos cc:cónicos se producen en
d hígado y sc consumen en los tejidos periféricos. Se erara de
mra \'Ía de las varias que usa el hígado para abasm:er a los
tejidos pc-riféricos.
Los cuerpos CC'tÓnic.os ~ p roducen cuando la degrada...
ción de los 2cidos grasos no puede complccarsc. b ien porque:
la cancicbd de ácidos grasos que se oxida es enorme, bien
porque falta la glucosa. La falta de glucosa o rigina la dismi·
Guc...
1
Actl -CoA
Crl3 -
CHOrl
>
Sangre
COOH
CH
Acetoacetato
Hldtox1butira!D
HMG-CoA
, . , , 6-1 • Metabobsmo de cuerpos ceton1cos OAA: oxalactuuo; HMG·CoA: tudrox1rnehlglut:anl coen21ma A
nución del oxal.icctato. t.J.nto porque no se sinccuz.1 con10
porque se
p•ra la gluconcogénc•"· L• falr> de gluco<>
tambiCn pone en ntarch.l b n1ovili.uc.:.ión Je lt» áciJo, gr.i_~os
y 5U mJ.Siva dcgrJ.d.tción h.ut.i .J.ccul Co:\
4-\unquc el wo de 10:) cuerpos t:c1ón1cu~ e~ cncrgéríco. no
hay que olvidtr que los cucr¡>O) c.:c1on1t.:Ol r~mbién s1n·cn
par.1 l.1. smtcsis de :icidol- gr~) ,. colcs1crol Esrc .u-pcao C1i
de gun ulilid.d dur.na: b ct>p• fcul.
EJ consumo es tmponmrc cn d mUx:ulo aquclcri\'.o v lJ.
concu rciul El consumo Je cuerpos (.ctUnu•. por el ccrc·
bro puede ser muv tmport.lnlc cUMldo e~ li glu'-o~.
:-.:orrrulmcntc. el cerebro uolu.o J, glu,ou. pero en el .--uno
prolonS'do o dunn1c el pcnoJo ncorut•I. el <crcbro se
gas••
°'
adapa al consumo de cuerpo) cccóni11..os.
Duranrc d .il~'Wlo prolong.,¡Jo. como el que o...--urrc 1nmc
di.aumente t~ d tu.CJmJCOto~ )C rroJU(,C h1~UCcm1.J
como con.sccucna.1 dd .igot4111Knto Jcl glu1i.og'7no. En l<h
prenururos y recién nxodo> pequeña> p.r• b eJ:>d goudo-nal. cu~"2S reservas de f.lucOgcno son mcnorc$. Li h1poglucc~
mu puede ser
Por dio. se mov1hun lo, :kido, gr>.«>•
dd tejido .diposo. que swlltuJ<n • 12 gluco~ en iodo. lo,
1cjidos cap•ccs de uulourlo> E.te no C'I el ~<O del cerebro,
que DO puede utiLur lo> .codo. g.-..os por clrc.cr del cqui
po cnz.imiuco nccCQ.rio.
El ccrcbro puede utiliur lo! 'ucrpos c.ctón1co> como
fuente energctica SU>lltUIOn> de ¡, s luco» El <ercbro del
nconato posee un;a enz.10141 cxclu~iv.i uplZ de utiliur el acc·
toacctaco con consider;,iblc •horro de cncrgi.t. Lt ª'croJccril·
CoA sincctas..i cltopl..Jsn1jticJ. pc:rn11tc utílitar el acctoJcct.:uo
sin ncccsid;ad de recurrir .a; la~ cn.dn1.1) mit01,.;ondrialcs que
requ ieren el doble de ATI'. l'or oira p•nc. JI <cr ciropl:um.í
cica se ahorra el gasto del tr;;1ruportc de .1ccrilo~ p.1rJ l;i ut ili·
t:.w.
z.1ción en los procesos biosintécicos. Ningun otro tejldo po
scc esu capacidad. En el cerebro del adulto b canud.ul de
enzim.t se reduce llegando a ser insignificante.
H1y que mencionar que el hígado nconat.l.I contiene un.i
c.antidid CSC.JS.l de camitina y que. por lo unto. b oxid,;i,iÜn
de los jcidos grasos y la síarc.sis de los cuerpos cetónico>
ocurre rr.u d :apone dictCtico. El periodo rc.sult.1 cr1ti~o en el
C3.SO de rcciCn tl:lcidos coa d¿.ficir de rcscn·~ ene~euc.b
como los p«nururos_
..
Como b inanición. la diabetes es o<ro buen c¡cmplo de
cirrunsuncias en las que aumc:ntm los cuerpo> cctOn1c,;.O>.
En csrc caso se rraca de una •inaniciOn <:n medio de b .J.bun·
.bncia .. p que cxiltc glucosa pero no es uuliublc por ¡.,,
tc¡idos. En d aso de la diabetes. suden •l"m:cr en lo. do.t·
béticos del tipo 1 ,. cD los di.b«icos del opo ! sometido> •
sirulcioncs estresantes.. Et dcnomma.dor comun de .unb.u.
siruactoncs es b b.lca de acción de U insulin.t por .tu\Cncg o
por resistencia cisuhr a la insuJitu. rcspccti\-.unente ~1ien •
tr.lS las conccncracioncs plasnúticu de iruuJW scm 'ign1fi·
atÍ\-a>. mnque se.in bajas. b honnon• deliene I• lopóhm y.
por lo cmco, la ox.id.:ición masiYa de ácidCb graso).
En b dubc<c:s de tipo 1. la dt'·.ciÓD plum"'" de •cido>
grasos puede scr enorme. lo que origina <1cidosU. (dcnomin~·
da tunb1én cctoxidosis. par.t distinguirb de b ons1,,.d•
por el :icido láccico). Corno en todas l.u acidosis. se produce
una compensación pulmonar que incrementa la. cxpuJ,ión
dc gases. entre los cuales sc cncuc-ntra la .tcctona. La re~p1r.a
ción funada junto al olor a acetona son dos si~nos car.acle
rísricos. La determinación de cuerpos cctonic~ en o rin.1 o
de gr:tn utilid3d. 3unquc las tiras rcacuv25 sólo dc1ccun el
h idroxibutira[O. La ceroacidosis d iabética debe 3er corrcg1dá
lo :inccs posible mediante la administración de insulina.
J
Bases fisiológicas ~ bioqulffilG15 de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
Síntesis de ácidos grasos
!adoras son el glucagón y la adrenalina como inhibidorcs y la
La síntesis de ácidos grasos se produce en el citoplasma. Los
disponibilidad de susrracos cubonados. Así, se acciva por el
cirraro y se inhibe por el palmitaro. Esre segundo rúvel de
rc::gulación se debe a r:fcctos alosréricos que afectan al es.cado
de asociación dc:l enzima.
El producto principal de la síntesis de ácidos gr.uos cs.
como ya se ba n1encionado, c-1 palrnitaco. A partir dc éste
pueden formarse ácidos grasos de cadena más brga, al igual
qu(' ácidos grasos insacurados. EJ proceso cra.nscurrc: ahora
en la cara cicopl.ismácica del rclÍculo cndoplásntico.
La elongación la llevan a cabo las elongasas y se produce
por adición de unidades de malonil·Coi\, como se ha descrito ancc:s. Por lo general. se pueden sincccizar cadenas de has. .
insulina como activador. L1. enzima también responde a la
intermediarios se asocian a una proteína transportadora de..
nominada proccína transponadora de grupos acilo (ACP.
aql «rrritr prouifl) {cap. 15, Vitaminas con función de cocnzimas), ello permite que se n1uev-.m estos compuestos hi~
clrófobos en el medio acuoso.
El ácido graso se: consrruye por adición secuencial de uní...
dadcs de dos ;icomos de carbono ~- 6-J.2). El punco de
partida es el mismo que el producto lfnal de la degradación:
el acctil·CoA. El dador de carbonos es el malonil-CoA. un
producro que resulta de la carboxilación dd acctil-CoA.
Para la carboxilación se requiere bioána, que fornu parte
imcgral de la enzima (c~~· 15. Vitaminas con función de
cocnzimas). El acetil-C:O; )' d malonil-CoA se unen a las
prorc:ínas uansponadoras ACP y sobre ella se origina la sja...
lesis. En el caso de los ácidos grasos d( número par de áto....
mos de carbono se parte de acc<il·ACP. En d caso de los
ácidos grasos de número impar de áromos de carbono el co....
micnzo c.s el propionil-i\CP.
Las enzimas biosjncécicas integran un con1plcjo dc:nomi..
nado ácido graso sincecasa o mcgasinteta.s:a. Los procesos
fundamenrales son la fusión con dcscarboxit.ción del malonilo y acetilo para originar acctoacc:cilo, reducción, dc::shidra . .
tación y posterior reducción para originar butirilo y vuelca a
cn1pczar con otro malonilo. El prOCC'SO termina con la bio-sintesis de palmicato (16:0).
La accril-CoA carboxifasa. generadora del malonil-Coi\,
c::s la enzima reguladora. La cnzjma se acti\'·a cuando existe
abundancia de <:ncrgí:i. como por ejc-n1plo cuando sobran
los azúcares., y se inhibe cuando fu.lea energía. Los can1bios
son del ápo Íosforilación-dcsfosforilación. Las señales rcgu·
20 átomos de carbono.
La insaruración la llevan a cabo complc;os cnzintáticos de
n1cmbrana denominados dcsaturasas y pueden inuoducirsc
ta
hasta tres dobles enlaces. Así. la dcsaruración del esteárico
( 18:0) origina ácido oleico (18:1 n-9) (carbono 9) lfig '-ll1.
Un aspccro singular es la incapacidad de introducir dobles
enlaces más allá del ácomo de carbono 9 a partir del gm po
carbonilo. J-\sí, los mamíferos no pu<.'.d<n sintcáza.r ácido linokico ( 18:1 n-6) (carbonos 9,12) ni a -linolénic.o (18:3 n-3)
(=bonos 9, 12.15). Por dio, estos ácidos grasos se consideran
esenciales y deben ser ingeridos en la dicra (c.ip. 3, Comuni·
cación intercelular. hormonas.. t".ico.sanoidcs. docosanoidcs y
ci1oquinas, tomo 11. y CJ.\J7, Funciones y melabolismo de los
ácidos grasos esenciales y e sus derivados aah~o.s).
A partir de los productos de la elongación y dcsaruración
se pueden sinu:cizar. por la acción consecutiva de clon~s
dcsarurasas, orros ácidos grasos como el araquidónico (20:4
n-6) (cicosaccrraenoico) o el dcosapcmacnoico (20:5 n-3) dd
que derivan los cicosanoides: proslaglandínas. tron1boxanos
r
CH,.CO-SACP
CH ;rC~H
NAOPH +H·
NAOP·
CH;rCHOH-CH,-CO-SACP
~
~---E.notl..CoA
CH 1~H:CH-C~SACP
H.AOPH- H~
f ffuni 6-12. B1osintes1s de ácidos grasos. Nótese que lo-s carhono-s que se incorporan proceden del malonil-CoA. Cada circulo representa un
acto de síntesis del complejo proteína transp.onadora de grupos acilo (SACPI. En cada ciclo se alarga la cadena en dos átomos de carbono. El
producto final suele tener 16 carbonos (palmíucol. CaASH: coenzima A libre; NADP: nicotinamida a-deoindinucteótido·fosfato; NAOPH: nicorinarruda ad.enin'Clinucleótid.o-fosfato reducido
...
9
COOli
~
i
9
10
n-1
16 o (po
10
l
V
COOI<
tcoJ
--
n-l
Cl8(<!5!eMJa>)
18-0
-
~
COOH
!O
16 : (9· :01
:
9
COOH
( palm tJlt col
16'1 n-7
n-9
18:1 (9-10)
(oleico)
18:1 n-9
,...,.... 6- t3. Metabolismo de los iic1dos grasos Nótese la diferente numttación de tos carbonos según el extrem<1 por el que se emp1ec~ a
contar los carbonos.
y kucorricnos lit¡ (1 ¡ ' 1 (cap.-. Fundonc< biológica< y m<ubolismo de los ;Ícidos gr.iro• cscnd.il<' " de sus derivados
activos). ~cos t:ompuatos son hormonJ.S l<X:3lcs. puesto que
duran muy poco ticn1po en circulAión. LIC'v;;in .t abo 11us
cíceros intcr:tccionando con distintos rcccplorcs de n1crnbr.1
n.-i, por 1o que ricncn efectos diferentes 5Cgún el tejido d1;1nJ
(cap. 3. Comunicación intc.rcclul.tr. hormonas. cicos..inoidcs.
docosanoidcs y ciroquinas, romo 11).
n·9
n-6
n-3
18:1
Oleico
18 2
l8:3
unoi.ico
n-Liro'en.co
183
.!Jncl<nico
18:4
~6-0ESATURASA
ElONGASA
1
18.3
203
Eicoutr.enoiCO _ . f'G
1
203
20~
At.iq dOnlCO -
204
l
f'GE,
f'G ,
f'G(,
PGE,
TXA,
1
20:5
Eicosapen:.MIOK'O
LTB,
U~i:,.nas
24:5 -
-
.\3--0ESATURASA
f'Gi3
f'GJ,
TXA.,
LTB,
E-Reso'mz
ElONGASA
225
~6·DESATURASA
24:6 -
22:6
Ooc""1llaaenoico
-
Oocosaoo1des
O-Resot-11nas
f'l'otf<t<Jas
M.ares1nas
,,..,._ •-1 " . Metabolismo de los ácidos grasos polunsaturados. Cada setri't' está determinada por la posición de la tnsaturac1ón. LTB leucotne
no B. PGE: prostaglandina E. PGI· prostac<elina, TXA tromboxanoA.
4
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Regulacion del metabolismo de los acidos grasos
gina moléculas m:is solubles que cumplen importantes funciones (cap. 4, Señaliz.ic.ión inrracelular, como JI). De igual
:\unque ya se han descrito los mecanismos de regulación
tanto en la oxidación con10 en la síntesis. a continuación se
analizan dc furn1a conjunta y c-n relación con otros elc:-men ..
do graso en d plasmalógeno derivado de la fosfacidalcolina
origina el fuccor acrivador de las plaquct>S, un lípido más
cos de la dicta.
hidrosoluble con importantes funciones biológicas.
fom1a. la inuoducción de un grupo acetilo en lugar del áci..
La grasa de la dicta detiene la síntesis. y-los azúcares la
acúvan. El hecho de que se detenga la sintésis no significa
que no se acumule la grasa circulante~ como se ha visto ante·
riormentc. La gr.isa reduce o inhibe la rranscripción de cnzi~
Biosintesis de fosfolipidos, plasmalógenos
y esfingolípidos
mas lipogénicas, como la acctil-CoA carboxilasa y d com·
picio de la :icido graso sintccasa (cap. 10. Regulación de la
c.~prcsión génica mediada por lipidos, como 10. Asimismo,
coy en la membrana mitocondrial externa a parrir del glice-
inhibe enzimas implicadas en el sun1inistro dc intermediarios con10 la piru\-aco quinasa o la glucosa.-6-fosfa.to deshi ..
rol- fosf.uo y ácidos grasos. El glicerol- fosfuco procede de la
dihidroxiacccona de la glucólisis y dd glicerol (en menor
drogenasa.
Die-tas ricas en ácidos grasos poliinsarurados producen la
inhibición de la lipogénesis y d aumento de la l\· oxidación,
tanto en la m1tocondria como en los pcroxisomas. El au..
meneo de la oxidación pcroxisómica se lleva a cabo a través
de la inducción de diferentes enzimas mediado por d rccep ..
cor activado por proliferadorcs de los pcroxisomas (PPAR)
(cap. 8, Regulación de la expresión génica en organismos
c-ucariora.s.. corno 11).
Las die-tas ricas en azúcares producc-n can1bios en la ex·
presión de diferentes genes., directamente o a través de la
insulina. En el hígado. el exce.so de glucosa, una \'a supcr.t..
da la capacidad de almacenamiento en forma de gluc.ógcno.
se transforma en ácidos grasos y en criacilgliccrolcs.
El proceso es regulado en dos nh·elc:s: el primero es hor·
monal y se produce de forma rápida n1erccd a cfcccos aJosté..
ricos sobre las enzimas¡ el segundo es más lenco y se produce
por la inducción de l:a expresión génica. Así. el o:ccso de
glucosa·6-fosf.uo induce la expresión de la ace<il-CoA car·
boxilasa, el complejo de la ácido graso sintasa y la ATP·citra·
co liasa. T arnbién aumentan la glucosa 6-fosforo dcshidrogc·
nasa, la 6-fosfogluconaco deshidiogen:isa y la enzima m:ílica
(cap. 1O, Regulación de la expresión génica mediada por lípi·
dos. como JI).
El punto de partida para la síntesis de fosfolipidos es d ácido
fosfacidico 1flg. 6-2), sinterizado en d rccículo endoplasmi·
medid.a). Además son necesarios alcoholes, enrre los que
cabe destacar la colina proceden ce de la dicta.
La pérdida dd fosfato del ácido fusfacidico origina diacil·
glicerol ( DAG), d cual se utiliza para la síntesis de fosfolipi·
dos así como dc rriacilgliccrolcs.
La síntesis de fosfolípidos requiere DAG y un alcohol.
Las reacciones pueden luccrsc a partir dd DAG activado o
del alcohol activado. En codos los casos participa d ciridin·
crifosf.uo (CTP), originando CDP· DAG o CDP·cc:molamina o CDP-colina. Dado que la fosfacidilcolina se puede
obcener de la fosfacidlleranolamina. existen pues dos via.s
para la síntesis de este fosfolípido, el más común en las
membranas.
Los pbsmalógenos se diferencian de los fosfolípidos en
que ciencn un radical éter en lugar de un r.idical acilo. Con\o
se muesrra en la &gura 6-1, la sinrcsis pane del-a dihidroxia ..
cccona· fosfaco. en lugar del gliccrol- fosf.uo. Su síntesis se
produce en d rcúculo cndoplásmico con productos genera·
dos en los pcroxisomas lflg. 6-10).
Los csfingolípidos se sinteúzan a partir de la c:sf111gosina.
un deri"ado dd ácido palmicico y la scrina (llg. 6-1). Para la
fo rmación de la e.sHngosina se rcquicK el aporte dietético de
pitidoxal- fosfuco. Tras unir un ácido graso, se forman bs
denomin;idas ceramidas. compuestos muy parecidos al dia..
cilgHcc-rol antes mencionado. El aporte posrerior de un alco-
hol como la colina origina uno de los c:sfingollpidos más
METABOLISMO.DE LOS FOSFOLÍ~IDOS,
LOS ESFINGOUPIDDS Y OTROS UPIDOS
DE MEMBRANA
conocidos: la esfingomielina.
Los fosfolipidos, los esfingolipidos y ouos lípidos como los
lécula de glucosa o galactosa. En los gangliósidos se cma de
pl.asmalógenos son elementos cla\•e de las men1branas. Sus
tocla una cadena azucarada que dcrcrmina una esrrucrura
definida y que puede servir como un ele-mento de rcconoci..
miento al estilo dc lo.s anticuerpos. La adición de los azúca...
res se realiza de uno en uno por b acción d<.' glucosilrransfe..
rasas. Las diferentes glicosilaaruf(rasas determinan gan..
gliósidos mur diversos en los distintos tejidos.
Un aspecto inrcraante de reseñar es que en la mayoría de
los lípidru que hasta ahora se han descrito se encuentran di..
csuucruras prescnnn una parre polaryorraapolar O:lg. 6 lS)
que las hace capaces de originar las membranas al orientarse
en e:l entorno acuoso por agrupamiento dc las panes hidro ..
fóbicas como si de got2s de aceirc se tratara.
El colosccrol es ocro elemcnro fundamental de las man·
branas. aunque se estudiará más adelante.
Las mcmbra.nas escin sujecas a recambio como el resto de
los componentes biológicos y. además, sufren constantcs
cambios c-n su composición, fruco de rcmodclacioncs de me..
nor calado que afectan especialmente a los lípidos.
Muchos de los lipidos de membrana pueden desprenderse de ella como consecuencia de la pérdida de ácidos grasos.
Así, la hidiólisis dd fosfaciclilinosicol por la fosfolipasa C orí·
A diferencia de los fosfolípidos, los estlngolípidos pueden
contener azúcares. En los cerebrósidos cxisce una única mo#
fcrcmcs ácidos grasos. En los fosfolípidos se rncucnua un
:ícido graso .s.tcurado y otro ins.anLrado. Sal\•o en el caso del
fosfatidilinosicol. en el que:: los ácidos grasos son siempre los
n1ismos. en los demás son muy \-ariables, lo que hace que
si<.'n1pre la referencia a escos lipidos sea como si ele una car<.'..
goria se cracasc (cal>la 6-!). La denominación fosfolípidos o
Medio tllrXtlUIM
CH
•
CK
1
U
H
1
CH,
1
H
b
1
O•F- 0
o
011
o
e< - C- - 0<.
1
CH,-CH O<,
1
l
CH
'-~
o
CH
1
1
o-e
1
1
o
1
.
1
C -:::::.0
c•O
Membrana ploS!Ntíca
(monoc:apa extracelul ar)
,_.. 6-15. Estruct..-a de los hp dos de membrana. Se muestran Up1dc>s representativos el colesterol un fosfoÜJl'dO, la los latid !colina. y un
ganglioS1do. el GM,.
eslingoüpidos es m.u &e<~ente que I• Je un fosfolipido o
cslingoüp1do en puucul..r
l...t •·.ui•bil1d•d ro I• composicion de .iuJos gr;i.'°' que
forman los lipidos de membran.1 depende Je los .iddos
.sos disponiblc.s. y éstos• .t su '-TI. Je l.J dict.l. De cit.1 form..1.
l.t composición de (;as mcn1br~n.;a.s \·.ari.i en función de la
dict.t.
sr.·
Oegndacton de los hpídos dt membr1m11
en os llsosomas
Los lisosomJS son orgmulo> subcclul.ue> hctemi;cncos que
conócnen enzim.os hidrolmu.. Buen• p.inc de su he1cro¡;c·
ncidad procede del hecho de su Í•ul ~í•uon con orr.s
csuucruras subcdubrcs <orno cnJ0>0nus. Í>s<>>0nu>. et<.
Son •gentes hidroliucos de unpl1u "'r«''º que poni.1p.in
T•tu 6-?. CacnP"5ldúde las p'lnd¡al.s llpl:los
de-:11~
Addo1 1rasos
~nominacion
F0<fatld \sen'a
Foslatld ~nos tol
Fosfatid letanolam oa
Foslaud1kolina
Fosfat1dako1Jna
Eshngom1eLna
Cerebrósidos
Senna
V1mbt.
lno51tol
EsteAri<o
Araqu1domco
Variable
Vario ble
Vario ble
CoLna
Esfíl'gos•na. colina Palm.tico y otro
Palmóuco y wo
Esfi119os1na
Etanolamana
Col111a
en d remodebdo celular. de hecho se comide .. que son d
lugar donde se UC\-a a cabo Ll digcsócin conuobd• Je tod;u
bs macromoléruw.
Los lisoso~ c.imbién dcnomiru.dos cndoli.soson1;u. ).('.
fonnan como »csículas que se desprenden Jd •p.iwo de
Colgi. Escas ,·nículas conúcncn dos elementos ,1.,¡,-c p.Jr.a su
xción: entre sus proccínas de mcmbDnJ: con1icncn recepto
res pu> prordms que conrcng;ui mmOSJ·6-fosfato (up1=
de prorcíms en \Ú de dc¡;rulxión), así como una bomb.. Je
proroncs cpaz de mantener el interior .J un pH .i.c.ido.
Los rccq>corcs de membrana se cncucntr.m ,¡grup.Wos.
grac..bs .i su interacción con moléculas de cbtrin.J en un.1
;agrupación similu a los rcccp<orcs de lipoprotcin.i> fJ fun·
cionamknto es 12111btén idéntico .ti dcscnto en l.J cntr.Ml.a: Je
lipoprorcíms~cap. 5. Mcubolismo de w lipoprotcurn). De
hecho. los en osomas rcsulu.ntcs de U cndocito>LS se fu110·
nan con los lisosomas liberados dd apanto de Colg¡ tdcno·
mm.lelos cndolisosomas), de los que son d1ficiks de d1fcrcn
cia.r.
Lls enzimas hidroliticas en los cndolisosomas son protc1
nas andadas a Ja mcmbraru. inccm;a. de l.a. vcsicul.J. de IJ que
se disocian. como consccucnci2 dd pH. p;an Jicru.u.
Los lisosomas pueden fusion•rsc. ademJS de con lo'
cndosomas, con ouas vc:slcula.s. como los fa~o~n1;as o lo)
aucofilgosomas. Los bgosomas rcsult<1n de li c.._ntr.td;i de n1.J
ccrialcs caemos a b célula. mientras q ue lo~ autofago)on1.u
de los n1accrialcs in ccmos4 los au rof<tgosomas se fo rn1..1n e1:l
envolver con n1cnlbranas dcrh...idas del retículo cndopl;b1n1
co csrruccuras celulares como las n1irocondrias (cap. 7. Sin
ccsis, degradación y rccimbio de las p rotC"Ín.u. ton10 11 ).
m
Como podr.i deducirse. • lo• loo<0m.u llcg.an lo> lip1dos
de mcmbran• -en rcalídad. l.u mcmbran:u complc1.u- pro·
ccdcntn t.lnto del interior como de Li mcmbr.;an.t Je li célul;a,
El .mcrul crwDliÍüco Je los lit0somas an~luvc enz1m.is
upxcs de dcscruu los líp1J0> Je membr.n. uh·Ó el colcs1c
rol. La prcscn<ia de lipas;u. fo,f,..._... sulfa1.u.u. Í0>ÍOl1pa
s;is. adcnús de ou.u mucha. hidrol.aa.u. pcrmnc dcg.,d•r 10>
lípidos •mo scñal.iJos. con cxccp<1<>n del ,olo1crol So.
brc C'StC hecho SC \·oh·er.1 m.u ..J1:1.1ntc r.:a que C\ el ÚOÍ(O li
pido no biodcgradtblc en el >cr hum.2nO.
Mención opcci.! merece Lt Jcg_raJ... mn de lo, sanslió" ·
dos. Esu >e produce p.i.so • p.i.so por Lt '"'ºn de cxohidroLt..s que van chminmJo 10> elcmenco. 1cnn1nalcs 6'·
'- 1 . La •uscnda de cualquiera de w enzimas dc1icnc el
u
' NANA
Eofennedad • de Tay-Sachs
proceso degr.adaciYo. lo que conduce • Lt •cumul.tcíón Je
unos fragmcnros cn los li.sosonus }. ;a b climin~:u.:jÓn de ouo.)
fr.igmcnros en la orina. U acumuUción rcsulr.;a tóxi<.J pJ.r.i b
cdub, almando su función o pro,-oc.Uldo b mucnc cclul.ir.
Par.1 b hidrólisis se requieren prorcüu.s que cxtr.;aig.a.n loi
hpidos de b mcmbran., de m.tncra que se fonne el complc10
soluble con b cnzim:L Esa: p;ipd lo cumplen Lis denom1n.
du saposinas. La mcior conoci<b. es d dcnomitudo .iaa,·.;aJor
dd G.\1:. que coruistc en un. caden. de 161 .mino;icido.
con un. adcna de oligosaciridos J\'-termin.&I. Esu s;ipos1n.
se une al G.\I: y f..cilia b acción de Lt .V-xctilhcxo..minid.·
u. La uposinas A Y C ayudan a bs enzinus g)u«>•ikcr.um
dasa ~· gal.aa0>ikcramidas..t. Yla gposin.1 B. • b .ml.uff.iw....
a Lt galaaosi<bsa. a la si.tlidasa y• Lt gal.ano..Jasa. Lu upo·
sinas dcri'\"211 de un pro:unor común. U uu.cnci;a del prccur·
sor es monil.
Las pcrsonos afeaadts por los dé:firns de cnzlffi.. l1>0<o
males pucd.t'n píCSC'ntar signos diruco.) muv '.u-i.Jdos aun
que pre-dominan los rrascomos del sistcm.11 ncn'IOM>. por
conccncr gran canrid.d de esflngohptdos. Enfcrmc.L.Jo
como la de Ta~·-Sachs (en la que se .¡cumula el g>Jlgl10>1Jo
G.\U o la de Krabbc (en la que se •cumulan gal•cto>ilccr.
mid1s) originan una dq;cncración ncurológ1C1 muy rap1J.;i
con dcsmiclinización. Enfcrmcdadcs con10 l~ de C.1ulhcr
(en b que se acumula glucosilcer•mida) o b de F.1brv 1en la
que se acumula galactosilccramida) originan afecciones n1ul
tisistémicas. como anemia. tromboc1topc-ni;a y hcp.ito1ncg.1
lia o angioqueraton1as y lc:sioncs \'isccralcs, rcspcctiv.imentc.
-tc\BOLISMO DEL COLEScROL
Ce<IGMJ)
Enfermedad
de Klabbe
A difcrcncía de los orros lipidos el colcs1crol no >< dcxom
pone en sus elementos.. csco cs. no .se destruye l::.sc he,ho
tiene una enorme importancia c.n la g-cocsu. de lo.) .itcrom.u
lc¡p- 5, Meiabolismo de las lipopro1cinas. <omo l, v cJp..H.
Nutrrción m Las enfcrmccbdcs c.trdio\~J...SCubrcs, romo \ ')
En los apartados siguicnccs se an~iur.in w qntoas )' \\U
tr.ins•Ormxiones.
S ntes s de colesterol
Li mayoría de los tejidos tienen cipxid..d P4'ª b sínto1> de
colcscerol pero no b desarrollan. La cxplicacion o >enoll.a: el
h1¡yido suminisaa colcsn:rol a los 1c1idos • tm·ó de Lis lip<,.
protctn.is pcrmanc:ntcmcntc, y U cntnW. de colotcrol .1 lt»
1qidos (cap. 5. .\tctabolistno de Lts lipopro<cinas), inhibe Lt
stntcsis en fos tejidos periféricos.
En el higodo ><produce b inhibición de Lt sin<csis con la
F..,•• •-16. Metabolismo de los 9angl1ós1dos. Se 1nd1can algunos
de las enfermedades l1Sosomales. Cer cenmoda. G.ol: gotoctosa
GalNAc: N-aceolgalactosamtna; Glu glucosii. GM: 9ongltó0tdo;
NANA: N·aceblneurami111co.
entrada de colcsrcrol proceden« de I• diera, que llcg• .! h1
gado formando parte de los reffi.Ulen<cs de quolomícronc>.
Por lo iamo, d lugodo se comicne en el orbmo que dcter·
mina Lts necesidades de colesterol para el con1unto del org.>
nis-mo y pone en marcha su stntois sólo cumdo el ;iporte
dic:tCtico es insuficiente. Teniendo en cucnu el cnomle gJ.}·
to de síntesis, con ello se produce un coruJdcr.1blc Ahorro
energético.
Como 3C' vc:rá más adelante, d híg11do umbién c.s el prin
cipal órgano de excreción. Por rodo dio. el hlg.ido se en
cuenrra en la encrucijada del me1>bolismo del colesterol )'
,\\etabolis:mo l1p1dic<.1 t1 ..uL1r
no debe sorprender que (;¡s .iltcrJ.c1oncs hcp.itic.oas alrcrcn sus
ni't-·clcs pl2.Sm.itiC<h
Li sintois de colesterol se pruJucc •
del mismo
punfo de donde se sinrcriun lo> cuerpo') 'crúni1..<». el hidroximctilglm.uil ·Co:\ l fi¡. 6 - Con\lcnc pr«iSAr. sin cm·
bargo. que los compuestos cerOni1..os ~ sintcuun en Us mi~
tocondrW. micnttu que el cok)tcrol \C ..1ntc11z.a en el
rniculo cndoplimti<o. El procao <Om1c:n.z.a con b Íomu·
ción de ocido mn .ilónKo por •<<tÓn Je b cn:um• H \ 1G .
Co.~ r«luCUSJ... El ;a.~ado nlC\·.ilóna~o se ~on\·1cnc en 1..opn:no
acri,-o (isopcntcnil-p1rolO.fato). que ad clcmcn10 !use p.r•
b consuuccion de U otrlk.--cur.J Jcl cola1cro1. Hut.t scu; iw--
!'>""
prcnos son ncccs.Mi<b p;an orig1n.r U otruaur.a .Jh1cnJ del
cscw.lcno. enhz.índosc p;a..íJ consutu1r U C'irru...run del g.cr.1
nilo. Filulmeme. d C>CIU!eno >e <1J• p.r• ong1n.r el colestc
rol en un proceso que ..: Un·• • ubo en muluplci P"""EI concrol fund.uncnul de J. sinte>1> se qercc 10brc b
H~IG CoA rcducl;asJ r por \~rio) mCC.Jn1smo.. ror una
panc, J. cnzim• puede rcgul.rsc medi>ntc fosfon!Jwin des
fosfoñlación por un• pro1Cm• quin.u> •<H\"•d• por AMI'.
As1. cuando hav poco ATP. es dmr. cuando aumenta d
A.\11'. se dcsacti,-• la síntesis.
Por ocr.i panc. l.;a. exprcsion de IJ ent1n1.:i csr.i conrrolada
(acti,-ada) por una pro1CÍn• Jcnomin.J¡ SRC:BP (proccina
de unión a elementos de rcspucst.i il csccrola), c.1uc se libera
sólo en condiciones de escasez de colesterol Cuando existe
suficicncc colesterol en las n1cn1br.tnJ.S. l.l SREBf1 ~ retiene
unida .i ellas debido• lo. <lmbíos en las protein.n Scap (cap.
1O. RcguJ.ción de ).¡ cxpreS1Ón gen ka mediada por lípi.!os,
romo 11). En realidad. la procein.1 "< encuentra como una
6
proteína de mayor tamaño de la que se libero la SREBP por
una prorcólisis del cxtremo que b une ¡¡ l;u mcn1brm.u en
Lis que se cncucncro anclada. Li SREBP 1amb1en •<m• b
expresión de otras enzimas de la bi<bintcsll dd colesterol r
ocros cstcroidcs. cuyos genes tienen en comUn un elemento
de =pucsu a csrcrolcs (SRE). Por lo Wl!O, en prcscn<Í,¡ de
colcsrcrol se dcsacth"'2. b .sínccs.i.s de b cnzinu..Tod.,¡v],¡ cxi.s·
1rn ocros dos mcconismos de conuol en los que el colotcrol
x!Ú3 como inhibidor: b .-docid..d de J. rradu«1on del
mRX.\ y b dcgradxión de b ctlZillU de modo que un
mcnio de colcsrcrol luce que la c:nzuna se• nu.s susccpubk •
b prorcólisis (como ocu<R con el prccur10r de la SREBPI.
•U·
Transform1e1cn ~ s.les b1Uanes
Li Mis se forma en el hígado. se .ilmaccna en b ,·cs1cub b1
liar ,. se libera al inrcsrino. En la bilis se el1minm colcsicrol
v el principal producto de su dcgrad•ción. l.i.s s.ilo bili.ucs.
~o obsnme. las canridadcs eliminadas son poco s1gmÍ1<•11 va5 c.:bda la reabsorción in ccst inat
Ln sales bili.ircs se forman por hidroxil•ciÓn del n udeo \'
modificación de la adcna bm-al del colcsn:rol 1i
1
Ln hidroxilacioncs las lln':ln a cabo enzimas dd S1<1CmJ
P-450 (cap. 25, .\1ctabolismo del .ilcohol y de otros campo
ncnr<"S J;lOSaJin1entos). Se forman p rincipalmente le» j1,:i
dos quenodcsoxic~lico y cólico (conocidos como ácidos bi
li.ircs primarios). F..scos se transforman e n derl\Jc.los .tctiv<»
con la cocnzinu A. los cuales pueden rc-a'-cton:ir con lm
lminooiciclos glicina o tauñna para formar l;is corrcspon
diemcs <alcs biliares. Por ejemplo. glicoco!.to y uurocolato.
Acldo&rMO
l
Yaf"flll.CCA
J
Ch1
COOH ~ Crl20ti
HMG-CoA
Co esloiol
OH
CH3 0- P P
)__)
CH2
Acldo
1soper.:.eu.L -PM"Dfoslato
~a.meco
(""llffl'O acl W)
- - - - - - - Gerao -p1rofosfato
flfur• 6· 11 Sintes•s del colesterol y 01ros desunos del ace11l·CoA. Nótese la "'gulación por el colesterol. HMG·CoA: h1droximet1l9lutanl toen·
zimaA
m
J
Bases fisíológicas ~ bioquírrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Colesterol
~COOH
HO
OH
Acido quenodescmco.11co
~COOH
HO
INTESTINO
Aci-do litocóhco
,....,.. 6-18. M.etabolismo de los átidos bílklres. A la derecha se muestran las estructuras del colesterol y de un ác,do biLar pnmario y secundario.
Los conjugados sufren en d imcsrino la acción de bacit·
rías que dímínan d hídroxilo 7 dando lugar a los deri,'<ldos
dcsoxicolacos (dd ácido cólico) y lícocolatos (dd ácido que·
nodcsoxicólico). A éstos sc los conoce como s:tlcs biliara
S<CUnclarias. Las sales biliares v d colcsccrol lih<rados en d
inccsrino sufren un proceso de 'reabsorción desde: el intestino
al hígado. En d caso dd colcsttrol. d proe<so se confunde
con la absorción dd colcsccrol de la dicta. En el caso de las
sales biliares.. y eras su modificación por las bactcrias incc:sri·
nalcs, se absorben en e:I cran10 final del incc:srino. con la ex·
cepcíón dd litocolaco.
La sinccsis de sales biliares csci controlada fundan1cncal..
mente por las hídroxilasas hepátícas. De ellas. b 7a-hídroxibsa es la clave. La mzíma es regulada por el producco fínal
y rcsu.lca inccrcsancc destacar que funciona de n1odo sincro.
nízado con la HMG-CoA rcductasa, que es la enzima clave
en la sinccsis del coles.ccroL La l 2a.. bid.roxilasa. necesaria
para la formación de colaco, aumcnc.a su actividad c:n sicua..
ciones de ayuno y disminuye en el hipcrciroidismo. Las acti'"·idadcs enzimáticas en general son cscimuhtdas por los fosfo.lípidos, lo cual puede cscar relacionado c.on su función.
con10 se explica a concinuación.
La introducción de grupos hidroxilo en el colesterol le
confíerc un poder emulgente muy grande y así, bs sales bilíarcs sírven para emulsíonar rriacilglicerolcs y fosfolípidos y
facUicar la digestión. Sin su concurso. las grasas ingeridas no
llegan a digerirse completamente, lo que impide su ahsor·
ción. De igual n1odo, las sales bi1iarcs emulsionan cl colcsccrol biliar. Es por ello que la disminucíón de sales biliares
predispone para la formación de cálculos bilíarcs, los cuales
pueden rcdisolversc con la adminisrr:.tción de ácidos bUiarcs.
como el qucnode.soxicólico o el ursocólico.
TransformaciÓ'1 en hormOl'as t~leroideas
Diversos cejidos cransíorman el colestcrol en las denon1¡na...
das hormonas csteroidcas v cn d calcitriol. csto ~. el deriva...
do hormonal de la vira.rni~a D. Es corriente hablar de cs.cc..
roidcs en general para referirse a susrancias que. no obscante.
tienen funcionC"S muy difer<'ntes~ aunque a veces pr<"SCnten
mülciplcs inccrconexionC"S canto en su <"fccco como en su n1e..
taboli.smo.
Los csccroidcs derivados: de1 colcscero1 son hormon;.is que
accúan uniéndose a faccorcs de transcripción para regular 1a
expresión de muchos genes en los tejidos diana. Las princj...
pales acciones se n1uc:stran en b tabla 6.j, y se estudian con
más deiallc en d capírulo 18 (Ví1amina D) y en d capírulo
3 {Comunicación incercclüfir: hormonas., cicosanoidcs, fac..
cores de crecimic-nro y ciroquinas) dd tomo íl.
Todos los cstcroidcs presentan estructuras muy parecidas
y. sín embargo, sus efectos son muy diferentes !ftg. 6-19) .
Los faccorcs de transcripción (rcccpcores) que las reconocen
pertenecen a una misn1a fumilia, cnuc cuyos miembros taJil..
bién se cncucncran el rcccpcor dc:J ácido retinoico y c:I receptor de la hormona tiroidea. Ello indica 1a extremada c:ipacidad de discriminación de csra familia de proteínas.
En algunos casos se produce el rc:conocimicnco de más de
una hormona, de ahí que en alguna medida la acción de un
cS-tcroide pucda ser mimetizada por ocro. En esce sentido.
tiene gran importancia la cantidad relaava de la hormona
presente (v. más adelante d síndrome de exceso aparente dt'
n1ineralcorticoidcs).
Los ccjídos csteroidogénícos utilizan d colesterol que les
llega en las lipopro1cínas de baja densidad (LDL) y de al1a
densidad (HDL). Parn la capiación de LDL y HDL cxi.sccn
T•bU 6-3. Emrolde5 <811 hllldJÍ!! l!trn\onal
•·
Tejido <le llÍl>lffls
Factor dt d trr:no aaón de glándtJla mama.,-a. manten1tTllento del endomev10
Cuorpo hí1oo
U10MO
FoUculo ovinco. cu<rpo
Rr9ulaoon de goriaaotrepinas en e ciclo. ovárico. mar..tenimiento del endomet'10
utenno. d1fennci.acK!n de glándula mamana
liit<o. células de Sonoll
Células de lt\'<1>9. 91.ándW Produccton M pnxt'inas de!. esperma. caracterisncas sexua~es s.ecundanas
suprarrenal ovenos
GW1ndula supramnal
lnbbloon de lag ucosa-6-'osfato cestw,drogenasa. reg-Jlac: ófl de las coenz mas
TestosteroN
NAO
AJmtnto dtl g ucóejeno f'tepátrce. int:ibtción rle los lmfocn\>'S r. aumrr.to
d< ta prttum
AttsomOn de socho, c?::wner.to de la pres<Cr. ar:enal y la \IOl.emia
AJ mento de la absortlón de co.ao y fosbto, 1ndJcacn oe- La prate1oa de unión
a calct0
"''""ª'
Alciosteror.a
G.andula sap<amna.
1.25-01hlllro•Mta'T\Jl0 D R oón
receptores especifico> (cap 5. Meubolismo Je l.a lipopro«Ílus).
Las transformaciones Jel <olc>terol que originan lo>
c:stc-roidcs hormonales toru1stcn en hidrox1hación y nlodillca
ción de la cadena b1er..J n · • 1• El nlidco del cidop<n
cano~pcrhidrofcnantrcno no puede nl.anipularsc. Recuérdese
que su forrnación o una rc-.acción cxtr.aordin.1tiJ Je condcn
sación. Es digno de rc>eñJr que l.a hidrodbcionc< <e lln»n a
cabo par enzimas del •istcm• P-450. el mismo que hidroxib
a n1uchos xcnob1óacos. como los b.arb1cúricos ~c~t(·
~le·
t.ibolumo del .t.lcohul y de otro.> t.:ornponcntcs e o .. .J imcn
1¡.
<OS).
;\ parur del colesterol se form~n u prcgncnolon• yla progcstcrona ca todos lo.s tciid<h cstcro1dogén1<;0S. Lb Jcmil.
cransform.tcioncs ocurren de ;a..:ucrdo ..:on l.1 cx1<rcnc11 de Lb
cnzim.u específicas en c,¡J,¡ c.c1ido: en IJ.S CJfhul.u suprarrc·
nalcs (cortisol yaldosterom) r en los orsmos 5cn1talo (le>
ro~crona y csuadiol).
La discribución de enzimas es sumamenle espc'-ífic;i. U.S
enzimas implicadas en el metabolismo de una hormon.i .se
encuentran en diferentes tejidos y en diferentes Z00.1) Je un
tejido. Así, en la glándula •uprarrenal sc dmrnguen dl\·ers.u
zonas específicas para una determinada rr.1.nsforn1ación
1r.,. 6-lOl. Li Cl<Ístencia de localiuciones específicas hJcc
que en n1uchos casos la. hormona \'ÍJ:je de un teiido .t ocro.
Asi. la rcsrosu:rona St' forma por la .tcción de );¡ cnL1m.t
1~ ·oxocsrcroide rcducusa prescncc en l.s células Je Lcydog
de los tubos seminíferos y puede proceder Je la de>hidrocpiandrosterona !DHEAl de las suprarrenales. El otU•
dio1 se forma por la acción de la ilfomala.g prcscncc en I<»
fohculos o\·áricos seguido de la 1- -oxocstcroidc rcduc1.&S.L
L.t testosterona se cr.msforrn;1. en dihidrotC'SCostcron.a en los
OH
o.aSD
OH
H~
;#
0
OH
o
Aldoslerona
OH
l
2~01h1dro:x1coltta'c1fero1
,...., 6-1 t. Estructuras de las hormonas derovados del colo51erol.
{ca citr101)
Estradto
m
J
Bases fisíológicas ~ b ioquírrucas de la nutrición
------------------------~
LDL. HDL
T
- GLOMERULAR
-----
FASCICULAR
RETICULAR
Colesterol
r
0
Pregnenolona_ = -• f'Togesterona !
j@
J0
0
11-Deshidroc«!icosterona
0
!
•
Q)
Corticosterona ¡
0)
, Afdosterona _.
©
17-Hidron- ,I,__ __ l 7-H1drox.i •
progesterona
ptegnenolonaJ
l-De.sh1drocort1sol~
0)
l
C<lrt1so1
Oesh droepi- ____ Androsterona
androstetona
f lf<I"' 6-20. Metabolismo de los esteroides suprarrenales. Ennmas: l : desmolasa; 2: 17~-hidroxilasa c1toplasmáuca; 3: 3~-deshidrogenasa;
k: 21-hidroxilasa m oplasmática. 5: 1111-hidroxilasa mitocondria~ 6: 18-hidroxilasa mitocondria!; 7: basa
tejidos pcriférícos. En d caso de la androscrnodío na. p uede
transformarse en 1cstosccrona (cap. 3. Comunicación inrcr..
celular: hormonas, cicosanoidi:s, docosanoidcs y cicoquinas. tomo II). En d caso de la vícamina D, d colesterol se
transforma en colccalcif'Crol en la piel. posccriorntcntc se
h ídroxila en d híg.>do y luego en d ññón (cap. 18. Virami·
na D).
Las rrarufurrnacionc:s se p roducen en d iferentes zonas
dcncro de las célul as. Las primeras y ú ltimas cransfom1acioncs se llevan a cabo en las n1hocondrias, v las intermedias en
el retículo cndoplásmico, lo que suponc ~n nto\•imienco im-poru n ce. i\ fi.n de F.tcilirar el ntovin1ienro de íntcrmediarios
cxis:ren las denominadas proreínas ScAR (pro1cín.as q ue re..
gulan la acción aguda de los esccroídes {stn-uiogmir amte reg11/n1ory prouim J. Su papel es im pccscindíblc. Los pacien tes
con hipcrplasia suprarrenal congénita lipoide no d isponen
de neas prorcinas y no .son capaces de sintetizar hormonas
cscero ideas. La falta de hormonas aumenta las señales para
su producción, lo que origina hipc-rplasia~ La capcación pero
no utilización de." coh:sterol es rc:sponsab1t:' de q ue se p roduz..
can los depósitos lipídicos..
Los produccos líbcrados al plasma fruco de l.t síntesis no
son ú nicos. Así, de la gLíndula supracrenal los principales
productos son corrisol (conocído como glucocorticoídc) , al·
dosterona (conocida como n1ineralconicoidc) y DHEA,
aunque .se fo rman también a lgo de androsn:nodiona y cc,s...
rostcrona (conocidos codos ellos como andrógenos). La acri..
vidad rclariva. de unas cnzin1a.s con respecto a o rras puede
determinar el fl ujo en un sent ido u ocro. Así, en el .sindrom<."
adrenogenícal, el defecco de la 2 1a -hidroxilasa bloquea la
sínccsis de aldosccrona y dirígc d Rujo hacía la símcsís de
andrógenos. lo q ue hace que aparezcan sínromas propios de"
un3 alteración geniraJ.
Las hormonas csreroidcas circulan en la sangre unidas a.
pro ccínas como la globuüna Ííjadora de conisol (C BGJ, la
globulína fijadora de hormonas sexuales (SHBG ), la proccina fijadora de andrógenos (ABP) o la albtimína. Míenrras
permanecen unidas a las p roceínas son inacci\'a.s.
Las hormonas esccroidcas se transforman fin:aln1entc en el
hígado en pcoduc:cos de excreción (cahla M). Se rraca de
procesos de hidroxilación y reducción. El cortisol y la
aldosccrona dan lugar a la c.xcrcción de los denominados
Hormon1
Cortlsol
Metabotitos hepátk:o.s
Excreoón
Conisona
3-Hidroxiconiso(
Aldosteron•
3-HidroXJaldosterona
lB-HidroxiaLdcsterona
Oesh1droep1andro1terona
AndrostenodJona
E.1trad1ol
Estriol
Etiocolanotona
Conjuga-dos con ácido .gtururónico y sulfatos
17-HKlroxiesterouies
17-Cetosteroides
1\1et.:tbofismo hp1dico tisular
17-hidroxicsccroidcs. mientras que la DHEA a los l 7-cccos<<roidcs. E.I cmadiol se mctaboliza hasta cstriol. Todos los
derivados se conjugan con ácido glucurónico o con sulfatos
para su excreción.
No sólo el hígado es capaz de inurilizar hormonas cstcroi...
dcas. El riñón rambi~n puede inaccivar al corriso1. La falca en
c:I riñón de la enzima l l ..hidroxicsceroidc: dcshidrogenasa
origina el denominado síndrome de exceso aparente de
6
mincralocorticoides. En este síndrome no hay cantidades
elevadas de m incralcorticoidcs, aunque los pacientes prcscn...
can hipcrcc:nsión. hipopotasemia y orras manifi:.scacioncs.
que son las esperadas cuando hay m ucha aldosccrona. La
explicación de los efectos se debe a que la falta de Íll2cci\'a•
ción dd corci.sol manricnc a éscc en mucha m-ayor cantidad
que la aldosrerona de forma que acdva a los rcccpcorcs de
aldosccrona renales.
tfJ RESU~IE
.. Los triacilgfice.roles se smtetizan en el intestino con la grasa in.gerida y en el hígado cuando hay exceso de energía.
Los triacilgiicerotes son transponados como lipoproteínas
e hidrotiiados en los endotelios vecinos a los tejidos. Los
ácidos grasos libres son esterificados en el tejido aá;poso.
donde se almacenan como triaa1glicero(es.
El tejido adiposo blanco ~ el principal almacen de áciOos
grasos en forma de triacilgticerotes. La naturaleza hidrófoba de los rriaa1gliceroles es adecuada para el almacenamiento energético. Lo-s tri:acitgUcerotes pueden ser movilizados por la acc1on h1droütica de lJpasas, rindiendo de
nuevo ácidos grasos para su uso por otros 1ei1dos. El teftdo
adiposo marrón. a diferencia del blan:co. consume los triaci!gticeroles y produce calor.
En lo-s individuos obesos se presentan varias alteraciones
de la h-omeostasis energéuca que conducen a ta acumulación de triacilgliceroles~
Los ácidos grasos son combustibles melabóficos muyener9éticos. La c.amitina es esencial para [a oxldación mítocon-
r
BIBLIOGRAFÍA
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º" 2010, 3.l: 469-n. la
drial de los ácidos grasos. Existen otras formas de oxidar
los ácidos grasos. distmt.asde la p-oxidación. En los peroxisomas se lleva a e.abo la oxidación de muchos ácidos grasos
inusuales.
Los cuerpos cetónicos se forman cuando la degradación de
los ácidos grasos no puede completarse . .Se utilizan para
obtener energía o para la síntesis de üpidos.
LoS-iic1dos grasoS-se sJntet1zan en et higad.oy otros muchos
tejidos. la regulación de la síntesis y degradación de los
ácidos grasos es hormonal
Las dsetas ricas en grasa rnhiben la tipogenesls y a.cuvan la
degradación. mientras que tas dietas ricas en azúcares hacen lo contrario. Los fosfolíp idos, eslingolipidos y otros lípi·
dos de membrana se sintetizan siguiendo vías similares.
Lo.s lípidos de membrana se degradan en los lisosomas.
El colesterol se sinteuza en el hígado en función det apone
dela dieta y las necesidades de los<ejidos. El higado elim na colesterol y sales biliares. El cole-ster-ol se transforma en
átVersos esteroides con función hormonal
Excdcntc re'\'Í:sión sob«' oxid.t.ción mitocondñal de oicídos gr.a.sos
y sobre l..t. cctogCnesls..
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de Li bioginais y de Lu ctap;lS .úst1du dd mct.lbolismo de .t.c:idos
gr.uos. Se trata el dUgnóstico y consejo g.:n-ético Je W cnfcrmcd.sdcs pcroxisom:alcs.
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Se dcscñbcn l:i. loc.diz:tción y b, topoJogi¡¡i de Lu. <""nrinus rcbcionaihs con los esfingolipidm y los crificos res.ult.intes.
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Uru acdcntc puesta al du sobre b hpólisis.
Funciones y rnetabolismo
de los ácidos grasos esenciales
y de sus derivados activos
7
R. Valenzuela Báez. E. Larqué Daza y A. Valenzuela Bonomo
•
•
•
•
•
•
•
Conocer las bases bioquímic¡is y moleculares de los ácidos grasos esenciales ~AGEl.
Conocer el met.1bolismo de los AGE y de sus derivados y su regu!.ción por Lu hormonas
v la dietl. a.sí como el balance entre los ácidos grasos n-6 y n-3.
Identificar las !unciones afectldas por el déficit de AGE en el organismo, ,15¡ como e l JMpel
que éstos)' sus deri\'ados desempeñan en dichas funciones.
Conlprender cómo funcionan la absorción,. el transporte y el contenido tisular ele los AGE
v de sus derivados.
Reconocer los efectos del déficit de AGE y de sus derivados sobre la salud humana y saber cómo
evalu.trl-Os en diferentes etapas de IJ vid.a.
Analizar los factores dietarios y nulricionales que determinan el riesgo de déficit y desequilibrio
a nivel individual y poblacional.
Conocer las fuentes de AGE y sus derivados y cómo cumplir con las recomend.lciones de ingesta.
dietética de AGE.
Identificar las principales fuentes y modalidades tecnológicas para incorporar AGE a óúerentes
matrices dfiment.lriJs .
CONTENIDO
DESCUBRIMIENTO~ CONCEPTO DE L05 .~Cll)O~
GllAWS ES~NCIAUS
ÁCIDOS GllASO> fSf.NCIAU.S Y SUS OEIU\!AOOS
EN lA NUTRICIÓN HUMANA
llA5lS t.IOLECUL~ Y llOQUÍWCAS
DE lA BfNCIAUDAD
Met..1bolismo de los ;.leidos grasos esenciales
) de los ácidos grasos poliinsalurados ele cadena
larga
?..tpel de los ácidos grasos esenciales
)' sus clem ados
Ácidos grasos esenci'11es en la regulación
génica
fUEf\jTES DlfTÉTICAS \ Dl§Klf\jlllllOAD
DE LOS ÁCIDOS GIAS~ ESfNCIAlfS
V SUS DHU\"AOOS
EffCTOS lllOQUÍ \llCOS fUNCION.UES
DR DEFICIT DE #,aDQS GRASOS ESENCIAlf5
Indicadores
Trastornos del met.ibolismo
UCO!\IL"OACIONES DIETfTICAS Dl LOS ÁCI~
CllAS<X ESEl'iCIALES EN CONDICIONES
DE S'ILUD \ fNffltMEO'ID
ÁCIDOS GllMOS ESE'KtALiS E" LA t1'40USTIUA
Df AUMENTOS fl.JNCIO~LES' NUTIALillTIC:OS
m
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
DESCUBRIMIENTO Y CONCEPTO DE LOS ÁCIDOS
GRASOS ESENCIALES
Los ácidos grasos esenciales (AGE) fueron dcscubicrcos por
George y Mildrcd Burr, en 1929. Estos invcscigadorcs y es·
posos. además, ob.scrYaron que la alin1cnración de raras con
una dicta carente totalmente de grasas producía un crcci ..
micnco muy pobre de Jos animales, una dermatitis grave sobre todo, en la cola-, pérdida dd pelaje, emaciación, y,
C'\'cnrualmcnre. la muerte. Estudios realizados con anccria...
ridad por otros investigadores no pcm1ickron llegar a la ob ..
scn·ación de los Burr. debido~ probablen1ence. a que no se
concaba con proccdimiencos quimicos par.:a separar la grasa
dC':l resto de los componenccs de la diera y. así, obcener dic..
tas carc:nces de materias grasas. Aunque los esposos Burr no
pudieron idencificar qué cornponenccs específicos de la gra·
.sa c-ran responsables de los efectos de la diera C3.r cnre de
grasa. sí observaron que la adición de una canridad tan diferc-nle con10 un 2 °o o un 20 °o de grasa de origen animal
a la aJimencación de las ratas p revenía los cfcccos derivados
de la carencia (bastaba con sólo rres go= de acci<c por día).
Por ello, concluyc:ron que el • componcnlc que falcaba:.. se
requería en una cancidad muy pequeña. La grasa ucilizad:t
por los Burr comenía 15 ° o de ácido esteárico (Cl8:0),
25 °o de ácido palmi<ico (C I 6:0). 50 ° o de ácido oleico
(C IS:I n-9) v 10 º • de ácido linoleico (C l8:2 n-6). Más
tarde. con d ;d,•cnin1icnto de cécnicas más finas para la se·
par:tción y d análisis de Jos 3.cidos grasos -como la croma·
cografía gasrosa, que pcrmice la identificación. la separación
y la determinación cuantit.J.tiva de los ácidos grasos-. se
dcmoscró que el ácido linolcico cra el componcncc deficica·
río en la dicta que causaba las alccracioncs obscn-adas en las
nacas. Sin embargo, csra impon:.mcc observación no fue asociada a la nuuición h uman:i, estimándose que era sólo válida para mamíferos no humanos y. en particular. sólo para
las racas. Fue necesario que rranscurrieran 35 años para se
demostrara una C\'idencia cxpcrin1encal clara de 1a nccesi ..
dad de cierras ácidos grasos en la dicta humana. Un grupo
de pediacras, encabc:-zado por Hansen r cols., d:tboró un
prococolo en d cual 428 laccames fueron alimcncados du·
rancc l año con disdn[as leches que concenían grasa de di ..
fcn-mc origen. Utilizaron mezclas de leche con grasa vcgeul
hidrogcnada. grasa láctea bovina y accirc de nl:1iz. Los gru..
pos que recibieron grasa hidrogcn:ida y grasa láccc-a comen·
zaron a n1oscrar. de fum1a prcmarura, una menor ganancia
de peso y alccracioncs en la piel, en rdación a las calorías
consunúdas. El grupo que consumió aceite de maíz moscró
una mejor ganancia de peso y ausc.ncia de alceracioncs dcr·
macológicas. Cuando• los dos grupos carenciales se les adi·
cionó una pt"qucña cancidad de ácido linoleico y de ácido
araquidónico (C20:4 n-6), se normalizó d aumemo de
peso, en rcl:tción a las calorías ingeridas. y desaparecieron
l2s alteraciones dcrn1acológ.icas. E.sea fue la primera dcmosrrnción de la impo rtancia del ácido linolcico con10 un AGE.
así como de su dcrÍ\"';ldo cstrucrural de: n1ayor longitud de
c.iden.t. el ácido araquidónico.
Más carde, en 1982, Ralph Holman (un discípulo de
Burr) y su grupo dcscñbieron que la deficiencia cxpcrimcn·
tal de orro AGE. el ácido a -linolénico (LNJ\, Cl8:3 n-3).
produce alccracioncs dermatológicas que': no raponden a la.
suplemenración con ácido linolcico. Estos mismos investi·
gadorcs hallaron anomalías en la función visual, así con10
neuroparías periféricas, en individuos que recibían nucri·
ción intravenosa con clC\-ado aporte de ácido linoleico r
muy bajo apone de LNA.
ACIDOS GRASOS ESENCIALES Y SUS OERIVADOS
EN LA NUTRICION HUMANA
E.'<-istcn. básican1c:ncc. eres series o t3.miUa.s de leidos gr.isos,
que se originan de Lt posición del doble enlace o de fus dobles enl.accs en la estrucrura hidrocarbonada de los ácidos
grasos. La nomcnclacura química escándar. scgl1n la lnternaáo11nl U11ion ofP11rr nnd Appliu{ Chemimy (l UPAQ, enu·
mera a las ácidos grasos considcrJndo al carbono que pos.«
la función ácid:i o carboxilica como carbono 1. y .ui, rucesi ..
vamc-nrc. enumera los carbonos hasca alcanzar d grupo me..
rilo ccrmin:iL Según esta non1enclarura, la ubicación de los
dobles enlaces se identifica con el símbolo delta (t.). Sin cm·
bargo. si bien esta nocación es ÚtÜ p;,tra la idencificación qui·
mica de los ácidos grasos. no lo es para el análisis de sus
efcccos bioJOgicos y nucricionalcs. Cuando los ácidos grasos
se ucilizan con fines metabólicos J nivel celular, por ejen1plo
cuando se oxidan {ra sea en l;i milocondria o en los pcroxi...
somas), csra oxidación va ocurric-ndo en unidades de dos
carbonos (proceso denominJdo ~-oxidación) y a parrir dd
c<trbono 1 (cap. 6; Mc<abolismo lipídico tisular). Por dio, en
la medida que e1acido graso se va oxidando, se \o':l acortando
simultáneamente su cadena hidrocarbonada y can1biando
as.i su nocación original. De csu manera. es imposible idcn..
<ifkar de forma adecuada los producto.s metabólicos que se
fo rman en relación a la enumeración original.
Fue Holn1an quien inrrodujo una nocación difcrcncc.
Este invcs<igador propuso enumerar los ácidos grasos desde
su cxcrcn10 metilo tc-rn1inal. e.s decir, al rt'vés que la notación
de la IUPAC. De acuerdo a esra nueva nocación, la
~·oxidación de un ácido graso no produce un cimbio en la
enumeración de sus carbonos. Conto el n1c:tHo 1cm1inal es,
en realidad, d exm:mo de la molécula. Holman propuso de·
sign:ulo como carbono omega (ro), comospondieme a la últin1a letra dd alfabeco griego. o • n •, como notación alcerna..
ci\.-a., H oy en día la denominación "º• es la n1ás utilizada en
investigación. mientras que la •W • se asocia principalmente
a aspectos vinculados con la induscri:a alimentaria y nuua...
ccúrica; por cal mocivo, en cscc caphulo se urüizaci la nomcnclarura •n •. AJ observar la C':SUUctura de los ácidos grasos
insarurados. 5<"3Ún esca nomcnclarura, se concluye que c:xi.s·
ccn eres grandes grupos de ácidos gr:isos, según la posición
de su o sus dobles enlaces. El primer grupo. cuyo primer
doble enlace csci entre los cacbonos 9 y 10, se idenriJlca
como pcncnccicnre a la serie o fun1iJia n ..9 y su principal
componcn<c es el ácido oleico (18:1 n-9). un ácido graso
abundante tanto en el mundo vcgccal con10 animaL fJ se..
gundo grupo de ácidos grasos posee su primer doble enlace
cncrc los carbonos 6 y 7 y se identifica con10 pcrccnccic:nte a
la serie o familia omcga-6 (u;.6 o n-6).
E1 principal componen re de esta .sc-ric es el ácido linoleico
( 18:2 n-6). Este ácido graso es par<iculanneme abundancc
Funciones v metabolismo de lo~ ácidos grasos esencíales )' de sus deri\·ados ¡¡cti\os
7
Metabolismo de los ac1d05 grasos esenciales
en los aceica \i:geralc:s cerrcsucs.. Finaln1encc. el rc:rcer grupo
de ácidos grasos posee su p rima doble enlace c:ncre los car..
bonos 3 ~- 4 r 5C le idendfica como pcncnecicnce a Ja_serie o
familia o mcga·3 ((1).3 o n-3 ). El ácido graso más importan «
de esta familia es el L'IA ( 18:3 n -3). Escc ácido graso sólo
está prcscncc en algunos \-cgccalc:s cc-rrenrc::s.. Las fanUlias n-9,
n ..6 y n.-3 no son las únicas, ya que en la naruralaa se en·
cuenc:ran. además, ácidos grasos n --7 y n .. 11 . pero son mincr
rirarios.
La 6¡un -.1 recoge la enumeración y la posición de los
dobles enlaces de las ucs familias o series de ácidos grasos
n -9, n-6 y n-3 más imporrantcs.
y de los ácidos grasos poliinsaturados
de cadena larga
El ácido oleico, d ácido linolcico y d LNA son dong:idos y
dcsarurados por el mismo s.isrem-a cnzimárico nlicrosomal,
que los rransforma en deriv-Jdos de mayor longitud de cadena
(hasta 24 carbonos, en el caso de los ácidos grasos n ·6 y n-3) y
de mayor grado de insaruración (hasta 6 dobles enlaces, en d
caso de los n -3), con lo cual se forman los ácidos grasos poliin·
s:irurados de cadena larga de las familias n-6 o n· 3 IAGJ>J.CL
n -6 o AG J>t.C l n-3) Las enzimas más importantes en cscc
proceso son la á5-dcsarurasa y la á6-dcsaturasa. J>anicularmente, la L\6-dcsarurasa consticuyc un importancc: punco de
regulación del proceso de dcsaruración/dongadón, ya que su
acrividad es controlada por difcrences rnecabolicos, en parcicu·
br por algunas hormonas, como la insulina, y por los productos finales del proceso IAGJ>l-C l n-6 y n·3 de 20 y 22 carbonos). En csce sc:ncido. hace ya algunos años q ue: difcrc:nces
investigaciones han dc:mostr.-tdo que: la presencia de poli ..
morfismos en la secuencia génica que codifica. a escas e nzi·
n1as, y e n especial de l.i enzima d6-..dc:sacurasa, produciría
una d isminución significari\-a en la sinccsis de AGPl--C L n .-6
y n ..3 . Esl.t sicuación podría repcrcurir. por ejen1plo. en u n
retraso en el dcsarrollo cerebral o en un desequilibrio en la
rc:gulaci6n del n1crabolismo de los lipidos; sin entbargo, este
punco aún debc seguir siendo cscudiado. Adcn1ás. otro as-pccco inccrcsan1e en la regulación de la accividad de las enzi..
mas t.5-dcsaturasa y á 6-dcsarurasa corresponde a la esteatosis hep3úca asociada a obesidad. siru3ción metabólica en la
cual cambié-o se observa una disminución significaciva e n b
actividad de estás ermmas y en los nh ·dcs t isulares de AG PlC l n·6 y n-3. La afinidad de la á 6-dcsatur.tSa por los diferentes ácidos gr.tSOS es muy distinta. l a afinidad por el LNA
es mucho mayor que por d ácido linolcico, por lo cual, si d
apone nurricional de LNA es muy alto, se va a dificultar la
BASES MOLECULARES Y BIOQUÍMICAS
DE LA ESENCIALIDAD
L-0.s vegetales pueden dcsarurar ácidos gr.isos sacurados en las
posiciones n ..9. n ..6 y n ..3. por lo cual pueden biosincecizar
ácido o leico. ácido linolcico y L\!A a partir de ácidos grasos
sarurados o dc n1cnor insaruración. Los animales. particular..
mcnce los \'ercebrados (enrrc ellos.. Jos rnamifc:ros), sólo puc ..
den inrroducir insaruracioncs a panir del carbono n ..9 en
adelante en dirección hacia el grupo carboxilo. Es decir, no
pucdc:n desarurar en las posicioncs n,.6 y n ..3. Por esca razón,
para los mamíferos, el ácido linolcico y el LNA son AGE. p
que, al escar cscos an imales impedidos de sincc-rizar d ichos
ácidos a JnrTÍr de precursores de menor in sacuración, éstos
deben estar prescnces en la dieca en decc:rminadas cin ridadcs
y proporciones. El ácido oleico no es un AGE para los mamíferos, ya que puede ser formado a partir del ácido cstcári·
co (18:0). De esto se deduce que la p rincipal fuente de AG E
para el mundo animal la consciruycn los alimentos pro,·c_..
nicnccs del reino vcgccal. Las hojas verdes son una fucncc de
ác.ido linolcico y de LNA, en tanto que las semillas y los
&uros aponan cancidades ma}·orcs de ácido linolcico que de
LNA.
r
Ca<bolOIO
AcJdo esteánco
CIS:O
COOH
3
Ácido oleico
5
7
9 -···· _. n-mhasta 18
COOH
CJS:l. n-9
los ... -u~ p11Eó:."
~lacal
1ctl¿s l!r ..:~e" tsr.a5. ocscicre
Acido linoleieo
Cl8:2. n-6
COOti
La. .arunul~ l'ICI p¡.ed!rr cob:ar
ii:ltk5. -!lllaces en tsta 'XISCC!tl!'.
Ácido a-l1nofénico
Cl8:3, n-3
CH3
coo;
P.,,-. 7-1 Series o familias de ácidos grasos: ácidos esteárico, oleico, l.Jooleico y a.-linolénico y su nomenclatura n u omega too).
m
J
Bases fisiológicas " bioquímicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
formación de los derivados del icido línolc:ico de mavor in53ruración. Por el contrario. si el apone: nurricional d.~ ácido
linoleico es muy grande comparado con el de LNA, como
suele ocurrir en la nucrición dcl mundo occidental. la rrans-.
formación del LNA en sus derivados será sólo ma13inal. No
existe una conversión de ácidos grasos n~6 a ácidos grasos
n...3 en los rnan1ífer~ ya que éstos (lncluidos los .seres huma.nos) carecen de una actividad enzimárü:a t.\3-d~arurasa. que
si posC'Cn ouos organismos animales (invenebrados. sobre
todo). La afinidad dd ícido oleico por la enzima ó6desarura53 es muy inferior a la dd ácido Ünolcico y d LNA.
por lo cual sus produccos de mayor número de carbonos y de
mayor insaruración sóJo se formarán en una cantidad signi·
ficaóva cuando d apone de ácido Ünolcico y de LNA de la
dieca sea muy bajo o inexistente. La mayor especificidad de
la enzima 66-dcsarur.isa por d LKA respecto del ácido Ünoleico se observa por el hecho de que basca un apone menor
al 1 % de las calorías como LNA para que se inhiba casi tocalmcncc la con,·crsión del ácido Hnoleico en sus derivados
de mayor insacuración y 1ongirud de cadena.. Por el conu-.i...
rio. se requiere una concentración l Oveces maror de 3-cido
linoleioo para inhibir coralmencc la transformación dd L"IA
en sw rcspccth•os AGPl-CL n-3.
Para suprimir en un 50 °o l:a transformación del ácido (¡ ..
nolcico en ácido arnquidónico (20:4 n·6 ), se requiere un
apone de LNA de sólo el 0.5 % de las calorías. En cambio,
para reducir en un 50 °o la uansfornución dd L~A en áci·
do cicosapemacnoico CEPA, 10:5 n-3). se requiere un apone
de ácido linolcico cquivaleme al 7 • o de las calorfus. Para que
la inhibición ejercida por d ácido linolcico r d L'.'IA sea
equivalente, se req11icft' una proporción en peso de 14: 1 de
ambos AGE. Sin embargo. no significa que con esta propor·
ción se obtengan Jos benctl.cios mcrabólicos ópñmos para
condiciones de carencia nurricionaJ de LNA. \" en ácido do-
cc=haacnoico (DHA. 11:6 n-3), producto final de labiotrnrufonnación dd L~A y. probablemente, d AGPI-CL
más importante de la fumilia de los n-3. La formación pe·
roxisomal de OPA (ruando ocurre) y de DHA a parrir dd
24:5 n-6 y dd 24:6 n-3. rcspeccivamcntc. se denomina rcrroconversión }~ ocurre fundamenc:aln1ente en eres cr.apas:
a) la reacción del :ícido graso acil-CoA-daivado con una en·
zima acil-CoA oxidasa: b) una doble etapa de oxidación. que
rcquJCrc la prordna o-bifuncional peroxisomal, y e) la acción de la enzim-a riolasa pcroxisomal. que separa dos carOO..
nos dd 24:5 n-6 o dd 24:6 n·3 para convertirlos en OPA
(22:5 n·6 y DHA (22:6 n-3), respectivamente (en la forma
de acil-CoA-dcri\'ados). De es<a forma. los peroxisomas tienen una función funclamenca.l en la formación de los pro-duetos finales de los AGE. No existe C'\~idcncia cxpc:rimencal
de la cransformación dd ácido oleico (C 18: 1 n-9) a productos de mayor longitud de cadena que el ácido eicosarrienoico
(10:3 n· 9). La transferencia dd 24:6 n·3 a los peroxisomas
parece ser un paso forzado, p que d producto final de esca
\·Ía mcraból1c.a será siempre el DHA. En cambio, no parece
ocurrir lo n1ismo con el 24:5 n·6. La rerroconvcrsión de este
ácido graso sólo ocurrirá cuando la disponibilidad nurrici~
nal de IJ,IA sea muy baja. El producto metabólico más im·
porrante del ácido lino)cico es el ácido araquidónico. Sin
embargo, en una situación carencial de LNA. d 14:5 n-6
será convertido en los pcroxison1as a DPA. acun1uJándosc en
los ccjidos en reemplazo del DHA, principalmente en d ce·
jido nervioso. La f'ltuR - 2 mucscrn la vía de de5'lruración y
de elongación del ácido oleico, el ácido linolcico y d LNA,
as.i como la formación de sus rcspccrivos producros.
P~pel de lo$ ácidos grasos esenciales
y sus derivados
ambos ácidos grasos. Estudios realizados por muchos grupos
de investigación estiman que la relación ópcin1a de ácidos
grasos n-6:n-3 en la dicta debe estar en como a 5: 1 o 1O: J.
como máximo. Si la uansformación del :icido linolcico \' el
L"IA en sus respectivos AGPl-CL es cotalmeme inhibida
(por un efccco carcncíaJ experimental). se formará una alca
proporción de un AG PI-CL derivado de la serie n- 9, el ácido
Algunos AG PI-CL de las series n· 6 y n-3, como d ácido
araquidónico (C20:4 n-6) y d DHA (C22:6 n-3), rcspccci·
vamcnte. se: consideran nurrienrcs condicionalmente cscn..
cialcs en la etapa pcrina<al. Aunque cscos AGPl-CL, pueden
ser siocccizados por c.I organismo a tra\·és de l.as enzimas de..
eicosacricnoico (10:3. n ..9). como un efecto compcnsacorio a
sarurasas y clongasas a parrjr de los p~rsorcs ácido linolci ..
la imposibilidad de formar AGPI-CL n-6 y n-3. Esco cons·
ciruyc una clara indicación de la necesidad de OU("StfO organismo de concar con AGE para sus difen:ntes n-querimicn ...
tos metabólicos. La última etapa dd proceso de elongación y
de dcsamración microsomal de losAGE conduce a la forma·
co y LNA, d feto tiene una capacidad limitada de con,•:r·
sión de ácidos grasos esenciales en AGPl-0., y el apone de
csros ácidos gruos se ha de rcaU-zar a rravés de la plac<nra.
y 5 insaruraciones
acrividad de las dcsarurasas es también aún reducida, y los
neonaros deben recibir estos AGPl-CL a través de la leche
ción de un ácido graso de 24 carbonos
(24:5, n-6) a partir dd ácido linoleico, y de un ácido gr.iso
de 24 carbonos y 6 insaruracioncs (24:6 n-3) a parrir del
L'\lA. La <nzima que realiza esca dcsaruración es r:.imbién
una ~6-.-desatura.sa y cumple una función simiLtr a la enrima
que realiza la dcsaruración dd ácido linoleico y dd LNA.
:\n1bas enzimas han sido clonadas y mucsrran una gran simi ..
lirud esrructural. por lo cuaJ se estima que corresponden a
una misma cnridad molecular. Tanto d 24:5 n-6 como d
24:6 n-3 deben ser rransportados a los peroxisomas, donde
sufrcn una ~..oxidación parcial que los rr.insforma. rc-spccri ...
vameme, en ácido docosapcmaenoico (OPA. 22:5 n-6 ),
producto final de la biorransformación del ácido linoleico en
uúlizando un complic.ido sistcma de uaruportc en el que
inrervient"n varios ripos de proteínas. Durante la lactancia, la
n1arcrna o de fóm1ulas infanril<s, especialmente en aquellas
destinadas a niños prcmaruros.
Aproximadamente, d 95 % dd ácido linolcico que apor·
ta la dicta es oxidado en la micocondria. con la finalidad de
obctncr energía, y sólo un pequeño porccnra.ie (5 Cla) es
transforn1ado c-n ácido araquidónico, el principal producto
mcrabólico de la familia n-6. La transfurmación del ácido
linoleico en ácido araquidónico ocurre• .sobre codo. en el ru. .
gado, desde donde es cransporcado hacia los ccjidos periféri·
cos, incocporado a los fosfolípidos y a los rriacilgliccrolcs qu<
fom1an las lipoproccínas de muy baja densidad (VLDU.
Funciones y metabofi<mo de los .le.idos grasos esenciales y de sus derivados &JCti\·Oi
7
~~~~~~~~~~~~~~-
A<:ido oleicQ
Acido r1nolelCO
18:2 n-6
18:1 n-9
J-
l-
Aó-Oesaturasa
18:2 n-9
J-
Eioo¡¡asa
.\'>Oescturasa
Acido
eicosatnenoico
20:3 n-9
.>6-0.UMa!a -
Ácldo y-llno!énico
18:3 n-6
l-
20 :2 n-9
l-
Acido a-flno!énico
18:3 n-3
Ácldodiho~
El0<1¡¡asa
-1
18:4 n-3
y-linoténico
20:3 n-6
J·-
20:4 n-3
;,.\S.Desa!Utasa -
Acida
Elongasa
22:4 n-6
l-
Elon¡¡asa
-
24:4 n-6
1-
24:5 n-6
Rruoconven.ión
perolkomal
_l
J
Ácido
etcosapentaenorco
20:5 n-3
araqu1Gón.co
20:4 n-6
J-
J
1
l
22:5 n-3
24:J n-3
..\f...Desaiurasa
- 1
24:6 n-3
l
l\-01udacoón ----:
Ac1do
docosapentaeno1co
docosa.nexaeno1<0
22:5 n-6
22:6 n-3
Acida
1
PtfU'• 7-2. Transformación melabótica de los ácjdos grasos n-9, n-ó y n-3. Vias de desaturación y de elongación de los ácidos ole1co, linoletca
y n-tinolénico.
También es rr:uufomiado en un lisofosfolipido (principal·
menee como sn.. 1 araquidoneilfosfuridílcolina). que se rranspona ligado a la albúmina plasmá<ici. Ambos sistemas de
rr.tnsporce. que al par«cr se complementan, permicen que el
ácido graso se distribuy·¡¡ práccicamcncc a codos los tejidos.
El ácido araquidónico rransporttdo en la forma de lisofosfolipidos seria cspccialmcnce dirigido al cerebro, ya que ésta es
la forma de rrr>yor biodisponibilidad para d rransporre de
AGPl-C L a rra,-és de la barrera hemac°"ncdalica. También
existe' cierta especificidad para dirigir el ácido araqujdónico
al Organo visuaJ y a los testículos. aunque no está claro si el
rr.Ulsporce ocurre a rravCs de un llsofosfolipido o a rra\·és de
lipoprocdnas. La placcnca es parricularmence permeable a la
albúmina. que cransporta lisofosfolipidos que contienen
AGPl-C L n-6 v n-3.
El LNA qu~aporra la dicca es también oxidtdo en un alra
proporción (alrededor dd 90 %) y d rcsco se cransforma por
des.uuración ydongación en El'A (5·8 °o) y en DH1\ ( 1 °o),
principales producros membólicos de la conversión dd LNA
en AGPl-CL El L'<A se rransforma en DHA. principal·
menee en el hígado, y desde este ó rgano sería cransporc:ado
de la misma form.J que d leido araquidónico. como un liso-fosfolípido. a mwés de la albúmina plasmárica y casi cxclusi·
va.menee al cerebro. el órgano visual y los tcsócu1os. Esto se
debe a que la rccina, C'I ceíC'bro y los C'Spcrmarozoidc.s son los
ccjidos q ue acumulan la mayor cantidad de DHA. Se ha pro·
pucsco q ue d DHA se acumularía en d ccjido adiposo. su
principaJ rcscí\·orio. junco con el hígado. mediante un me..
canismo de transporte que involucra también a los lisofosfo·
lípidos. La acumulación de D HA en d ccjido adiposo sólo
ocurriría durante e) embarazo, donde este tejido actuaría
como un rcscrvorio cen1poral del 3.cido gr.iso. El cerc-bro y la
placenta disponen de un cransporcador de lisofosfolípidos en
la membrana deno minado MFSDla (major supnfamily domai11 la), que podría contribuir al rranspone sdc:cm·o de
DHA. Un producro inrcrmcdio de la cransformación dd
LNA en D HA es d EPA, que cumple también impon anres
funciones fisiológicas, las cuales se dcc>llan más addanre. Sin
cmb>rgo. las fu nciones dd EPA serian sólo rd~':lnrcs cuan·
do este ácido graso se con.sume como tal (p. ej .• J panir de
fuenrcs marinas o de supkmemos), ya que su principal destino. cuando se forma a parrir del LNA c-n el rcr:ículo cndo-plásmico celubr (microsontas) es su transforn1ación en
DHA. Además. se ha propucsro q ue la mirocondria tendría,
1unco con d pcroxisoma, la capacidtd para fo rmar DHA a
partir de:l 14:6 n-3. Ese.a retroconversión seria exclusiva para
los derivados n ..3 y no para los n-6 y ocurriría sobre codo e n
el ccrcbro, particul-armcnte en los asrrocicos de la glia. Estas
células ciencn con10 función proveer de DHA a b.s ncu.ro..
nas, para las cuales d ácido graso es fundamenral para man·
tener la fluida de la membrana plasmática dd soma, dd
cono a.xonaJ y de las vesículas sinápricas y para la formación
de ouos compuestos bioactivos.
El ácido araquidónico producido por d híg•do ocupa,
prcfcrcnrcmcnrc, la posición sn-2 (posición ccnrral) de los
fosfolípidos y los triacilgliccrolcs de origen hcpárico y que
son rransporrados por las VLDL. por lo cual d :ícido graso
no es liberado por la enzima lipoprordna lipasa \':lSCular, ya
m
que csrn rozima sólo hidroliza las posicioncs sn· I y m -3 de
los criacilgliccroks y los fosfogliceroks. L.. poiterior crarufurmación de VLDL en lipoprocdnas de baja dcnsi<bd
(LDL), así como la capcación de esca lipoproccina por los
ccjidos. pcrmiccn que el ácido araquidónico quede disponi ..
bJc inuact'lularmc:ncc para ralizar sus funciones mc:cabóli..
c..is. El ácido graso es incorporado casi en su rotaüdad a los
fosfolípidos que forman las mcmbrams celul.m:s. en partí·
cular la membrana plasm:Íáca. Escos fosfulípidos son. p rin·
cipalmcnre, los siguientes: fosfaridilcolina, fosfocidil=nola·
mina, fosfulidilscrim. csflngomiclina (no es cstruccural~
menee un fosfolípido pero se comporta como cal y sólo csc:í
prcscncc en las células nerviosas) y. en menor canridad. fo,s..
folípidos del inosicoL El ácido arnquidónico puede ser libe·
rado inrracelularmcmc desde los fosfolípidos por la acción
de la enzima fosfolipasa A!• que es acri"ada por un ripo de
prordna G ( G ) en rcspucsra a señales endocrinas. La acri\'a•
ción de la fosf.iJipasa permicc que el ácido araquidónico libe·
rado dé origen a una serie de procluccos mcrabólicos de gran
acávidad biológica, identificados gcnérica.mcncc como cico·
sanoidcs (por poseer 20 ácomos de carbono) (cap. 3. Comu·
nicaciOn inccrcclul.ar. hormonas. cicosanoidc:-.s. docosanoidcs
y cicoquinas.. como [[). La cransforn1ación de los cicosanoi·
des en los dcri"3dos merabólicos (que se describen más adc·
lance) se conoce como la ..cascada. de los cicosanoidcs-•. La
acción de la enzima ciclooxigen;.tsa sobK e:I ácido araquidO..
nico fom1a primero cndopcróxidos, los cuales, por oxidación Posterior. dan oñgen a los productos nlecabólicos cono...
cidos gcnéricamence como prostaglandinas, siendo los n1ás
importantes los siguienrc.s: la.s proscaglandlnas (propian1encc
dichas). los cron1boxanos y las prostacidinas. La enzin1a ci·
clooxigcnasa rrnnsforma en las plaquccas al ácido araquidónico en cromboxanos de la serie 2 (fXA:), y en las células
cndocclialcs d ácido araquid.ónico c.s convertido en prosr.i. .
glandinas de la serie l (PGJ) y en prosraciclinas de la serie 2
(PCIJ).
Por ocro lado. en los leucocitos, d ácido araquidónico es
rransfornudo por la enzima lipooxigcnasa en lcucorricnos
de la serie 4 (LT,). Los TXAi ejercen un podccoso efecto estimulante de la agregación plaquetaria y son \"asoconsrricro..
res. Por el conrrario. las PCl1 liberadas por las células cndocdialcs áencn un efecto inhibidor de la agregación
plaquctaria y son vasodil2cadoras. De esta forma. en ere ouos
facrorcs, la horneoscasis \'aScular depende del adecuado equi·
librio en la formación de TXAi y PCI¡. Los LT• liberados
por los lcucocicos cjerccn efectos proinflan1arorios y quimio..
cácricos y csrimulan la adhesión celular. Las re! regulan
procesos inflamatorios y la liberación de citoquinas. De csia
forma, los ácidos grasos n-6. a envés del ácido arnquidónico,
puedcn ejercer importantes efectos reguladores en la ho-.
meoscasis celular, al ser cransfomudos en PG!, PCl1. TX2y
LT•. Los ácidos grasos n-3 cambién participan de la cascada
de los cicosanoidcs a parcir del El'A. Esre ácido graso, p rin·
cipaln1cnte de origen dietético, puede ser almacenado en d
hígado a partir de los qu.i lomicrona rrmanente:.s que capt.1.
escc cejido }' que cransponan los lipidos de la dieca. El EPA
ocupa, por lo general, la posición m -2 de los fusfulípidos y
los criacílglicerolcs de origen marino que forman pane de:
nucscra dicta, por lo cual no es liberado por la lipasa pan·
crcaaca en d imcsáno (con especificidad sn· I y sn-3 ).
absorbiéndose como un lisofosfolípido si proviene de fosfolipidos. o como un n1onoacilgliccrol si proviene de rriacilg[i..
ccrolcs de b diera. 13.mpoco es liberado desde los quilomi·
croncs poc la lipoproccína lipasa "ascular, rccornando así al
hígado. Escc EPA es •exportado• por el hígado en la misma
fom1a que el ácido araquidónico, con el cual, potcnciaJmen·
ce, puede compecir en la formación de los fosfolípidos de las
membranas celulares. Al ser liberado por la acción de la fosfolipasa A1. d EPA participa de la casca<b de los eicosanoi·
des~ dando origen. por b acción de la enzima ciclooxigenasa,
a los rromboxanos de la serie 3 (TX,), las p roscaglandinas de
la serie 3 ( PG 1) y las prosracidinas de la serie 3 (PCl3). La
enzin1a lipooxigen.a.sa, a su vcz, cransforma el EPA en lcuco-cricnos de la serie 5 (LT1). Los productos de la acción de la
cidooxigenasa y de la lipooxigcnasa sobre el EPA cienen, generalmente, n1uy poca acrividad biológica o prcscnran efec..
tos antagónicos a los productos de las n1ismas enzimas sobre
el :ícido araquidonico. Es así como los lX.\1 plaqucrarios
son biológican1cnce inacrivos, en canco que l,as PCIJforma·
das en las células endotelia1es cicncn cfeccos inhibidores de la
agregación plaquccaria )'son \'asodilacadoras. Las PG , p rcscncan escasa accividad biológica. y los LT~ furmados en los
lcucocicos tienen efcccos anciinflamacorios e inhiben la qui·
miota..'Cis y la adhesión celular. De esta forma se produce una
compccenda entre los producros del metabolismo del icido
araquidónico y del EPA. rcspccci\'amcnre. cuyas consccucn..
chas en la salud ctrdiovascular se analizan más adelante en
estc capiculo. La figura.,. ..j muestra las transformaciones me·
cabólicas de los n-6 y n-3. que conducen a h formación de los
cicosanoidc~ y la &gura ' ...IJ expone sus efeccos anfagónicos
c:n la homcosrasis vascular.
.Más rcciemcmcnre se ha descubierto que el D HA cam·
bién forma derivados mccabOlicos oxidados de 21 carbo.nos. idcncificados como •n:solvin:as... que p:ircicipan en la
resolución de la inflamación. Los dcri\'ados dd DHA con
esca finalidad son rcsolvinas de la serie D (habiendo sido
idcncificados seis compuescos: R"· D l a Rv-06), procccci·
nas (Nl'D-1. PDX) v rnarcsinas (MaR- 1• .\>lar-2 v 145H DHA) (cap. 3, C~municición incercdular: ho.;.,onas,
cicosanoides, docosanoides y cicoquinas, como lf). Tam·
bién el EPA puede dar lugar a la formación de rcsolvinas de
la serie E (R"· E l · R"· E3). Es poco lo que se sabe aún de
e.seos deriv.idos mc1abóücos: algunos, como la ncuroproccc..
cina (un cicosanoidc dcriv•do del DHA), inhiben la apop·
tosis de las ncurona.s-, y la mayoría de ellos son potentes
compuestos antHnAamatorios implicados en la cicatriza..
dón de las heridas. Los C'Studios de suplcmentación coa
AGl'l-CL n-3, como el EPA y el DHA han mostrado que
son capaces de n1ocüficar en cl plasma 1 algunos de estos in..
tcrmecüarios.. aunque los rt"Sufrados han sido cont.radicro-rios. Ko obs<2nre. y dado que las rcsolvinas son moléculas
Jibcradas en los lugares de inAamación. es sugcrcnte que Ja
concentración que alcanzan en los lugares de inflamación
podrfa ser mayor que la obccnida en d plasma. lo cual con·
tribuiría dircccamcnrc al cfccro anñinflan1acorio arribuido a
estos compuestos.
La figura --S muc:srra la biosíntcsis de rcsolvinas, prorccri·
nas y n1arcsinas a parrir de los ácidos grasos n.. J.
kido
u-lino&éNco
f
AGPl-Cl n-3
l
Acodo
...._']"
dtmefllltnnas
)
•
Le-.JCotrienas
F1111n1i 7-3. Cascada de los e1cosano1des derivados del leido araq1J1dón1ca ln-6f y del ácido e1cosapentaeno1c.o ln-31. AGPl-CL ac1dos grasos
po.liinsaturados de cadena larga
Acido& grasos tst -· '
1
gulucion gentca
Existe evidencia de que los AGPI CL n·6 y n ) pueden re.
guiar l;i cxprcsíÓn de ciertos geno. \'J SC.J por c'\"tintul.ición o
inhibición de IJ. form.1c1ón de )Ui protfucro.. tic expresión
( R.' ./A y/o pro1<mJS) (cap. 10. Rcgub<1Ón de b expresión
génic. mcdud• por l1p1do•. tomo lll. Por ejemplo. lo. :ici
dos gr.osos n-6 \' n .\ mholxn L 1..ns.npción de genes que
codiliClll 1.i Ylltcsis de enmn;u da•l: Je b liposmem hep.i·
cica. En c.unbio. cstOl mismo> .u.;,J0> ~ onmul.in l.i
crarucripción de cnzam.;a.s in,-olu..:r.id.H en l.i fl·oxidxión m1
tocondri.tl. como por cicmplo b s1ntau Je la cnzanu arn1u
na palnmoilmuufcr,.. l. ropon..,blc Jel rran•pone Je los
ácidos grasos a la micocondria mediante [,¡ carnitin.l. Se h.a.n
identificado numerosos genes cuya cxprcsíon C'S rcgul.a.d..a por
los fodos grasos n-6 ~· n-3. siendo •l~unos de dios los que
codifican a las enzimas acctil-CoA catboxibsa, p1ru•·•10 qua
nasa. enzimas inrcgranccs del complejo sintet;is.a de .íciJO')
grasos. c.<tcaroil-Co.\ dcsamrasa r el ir.uupon.idor de gluw
u GllIT-1. La inhibición de la adipogcncsis que c¡ercen los
AGPI CL \' cspccihcuncnce los n-3. ha sido wnboco rda·
cionada con el efecto de CSlOS nutrientes en b cxpro1Ón de
genes m.-olucrados en la smtcsis l.i dcgr¡¡cfación de .i.:odo>
¡;r.isos. El m=nismo por el cual los AGPl-CL etcr<en cÍc<ros de csrimubción de b expresión de genes se rclicaoru. con
su Jcción como ligandos de las procan;u receptor.u de r...-.o.
r
Plaqutl.A$
M
EPA
M
V.. CIC laolip'l.nl
T
J
_...,
~
e:..
EPA
V•c.c~
A,
-
l
....,,._
~.t.IOC M 1. Pro$lac1tl.n.a •
'Js
t'Wd.Wwt'f
cu,.,.,
~
~
M
EPA
""ª~
1
Leucott.eno ,!
-·'"''"'
Q-ICll
l
.....
Leucolneno ~
~qui<
-
- ""'""°'
fl111r1 ,_, , Efectos metabólicos de los tromboxanos y las prosu1c1cl1nas de las senes 2 y 3, así como de los leucotnenos de las senes l. y 5. AA:
ácido araquidón1co; EPA:. ácido eicosapentaenoico.
m
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrició:n
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
DhA
12206 n-3)
EPA
12005 n-31
COX 2iA.sp111na
COX-2lasp1nna [
CYP45-0
CYP450
145-HpOHA
18-HEPE
>LOX~l5-l.OX
Rv-El
Rv-E2
J
!>LOX l~---~--~¡
Rv-E3
(. --_,¡1-----.
17-tipOHA
1
[
l
NPD!
MaRl
17-HOHA
105-175-0iHOHA
Prorectinas
1
YaR2 145-HDHA
Mares.in.as
~X
Resolvina.s de la serie E
Rv-04
Rv-02 R•i-05
Rv-01
Rv-03
Rv-06
Reso1vinas de la serie O
f )tur1 7-5. 8joslntesis de resolvinas IRvl. protectJnas y maresinas {MaRI a partir de los ácidos 9rasos poUinsaturados de cadena larga n-3.
CDX-2o cidooxi9enosa 2: OHAc ácido docosahexaenoico; IOS-175-DiHDHAoacido 10.17-d1hidroxidocosahexaenoico; 145-HDHAo ácido 14-hidróxido docosahexaenoko; ll.S-HpDHA: ácido 1&.-hidroperóx.ido docosahexaenoico; 17-0HA: ácido 17-hidroxidocosahexaenoico: 17-HpDHA:
ácido 17-hí-droperoxH:locosahexa.enoico; 18-HEPE: ácido 18-hidroxieicGsaopentaenoico; NPOJ: neuroprotect1na 0 1
res activados por prolifcradorcs de los pcroxisomas (PPAR).
Los PPAR consciruyen urua superfamilia de rce<pcorcs nu·
dcarcs que .-.,gulan los cfecros -a nivel del concrol de la ex·
presión g¿nica- de las hormonas csccroidC"as. los glucoconi ..
coides-. la riroxi~a. el ácido rctinoico y la viranlina ~· Se
tos ácidos grasos aún desconocidas. La activación del
PPAR-a estimula la oxidación de acidos grasos en tejidos
que se caracterizan por su alca urilización de ácidos grasos
como suscracos cncrgé-ácos (hígado. corazón. riñones. tejido
adiposo pardo). proceso que podda ser estimulado por los
AGPI-CL que actúan como ligandos dd PPAR-a.
Por ocro lado. d PPAR-y regula b ditcrenciación de las
celulas precunoras de los adipocitos Cprcadipocitos) y f.tvo·
rece la acumulación de criaci1gliccroles en los adipocicos n1a~
duros. Se ha propuesto que sólo los efectos estimulances de
la cranscripción de genes producida por los AGPl-CL es mediada a cravés de los PPAR. Los efectos inhibidores de la
transcripción ejercidos por los AGE serían PPAR·indcpen·
conocen eres isolormas de los PPAR, denominadas alla (a ),
bera (~) y gamma (y), y que son codificadas por genes individuales con aleo grado de similitud esuucrural. El PPAR-a
se expresa principalmence en el hígado. d aparaco digcsuvo,
la glándula suprarrenal y d riñón. El PP..\R-~ se expresa prác·
ticamcntc en codos los tejidos. aunque sus nivdcs son com·
paracivamcncc mayores en el ntU.sculo cardiaco y el tejido
nervioso (en panicular, en d ccrcbdo). El PPAR-y se expresa, sobre todo. en d tejido adiposo pardo y blanco, )' en ni·
,-des más bajos en d bazo. d imcscino y los ganglios linf.íti·
cos. Los ligandos. al unirse a los PPAR. los craruforman en
J<lÍ\';ldorcs uanscñpcionalc:s. los cuales, al asociarse al rcccplor
del ácido 9 ..,·i.vrc1inoico {R'<R) (otro acrivador cranscripci°"'
de regulación. para producir la inhibición de la cranscripción por los AGPI-CL, diÍcrences de los PPAR. Incluso. se
posrula que d ligando o los hgandos de los PPAR no serían
los AGPl-CL como tales, sino algunos de sus mcrabolicos,
dientes~ Esto significa que podrían existir fuccorcs apccíficos
y docosanoidcs. El efecto inhibidor
nal}, forman un hcccrodímcro que se une a secuencias csp«:Í·
como los cicosanoidcs
ficas dd D:>!A, pr=nces en los genes bajo control. y que estimulan la cranscripción dd gen o los genes concrolados por
esus secuencias (cap. 8. Regulación de la expresión génica en
organismos eucariocas. como U). Se ha identificado que los
AGPl-CL de las series n-6 y n-3. :así como los eicosanoides
derh'ados de estos acidos grasos (y, probablcmence, los docosanoidcs derivados dd DHA), pueden unirse cspccíficamcn·
ce a PPAR, actuando así como reguladores de la expresión de
genes. El ácido linolcico. el DHA, d acido araquidónico y el
LTB, son activadores del PPAR-a. El PPAR-a es activado
sólo porcl acido linoldco yel DHA, en canto que el PPAR-y
sólo es activado por d DHA. Destacad hecho de que d EPA
no actúe como ligando de PPAR, lo cual es otra nidencia de
de la diferenciación de los preadipocitos a adipociros que
producen los AGPl-CL de las series n-3 es regulado por
prosraglandinas que no uciliz:m los PPA.R como f.tccorn de
su función sólo como intermediario en la sínccsis del D HA
dos e isómeros mms, que aporcan bajas cantidades de AGE
n·6 y n-3. producen diferentes efectos sobre los discimos
PPAR. La falta de cstimulación del PPAR-a por ligandos
El efecco de los AGPl-CL como ligandos de PPAR podría
cscar vinculado con numerosas funciones bioquín1icas de: cs..
regulación de la expresión génict.
De cualquier forma. éste
es un campo aún poco conocido y. en los próxin1os años. se
esper.i.n importanlC'S 3\-anccs en la comprensión de la fun..
ción de los AGE en la .-.,gulación de la expresión de genes
como ligandos de PPAR.. La 6gur.a -_. esquematiza cl efecto
de los AGPI-CL n-6 y n-3 sobre la cxp.-.,sión de genes acti·
»ados por PPAR.
El tipo de ácidos grJsos de la dicca guarda cmc:cha rda·
ción con la accívidad de los PPAR como reguladores crans..
cripcionalcs. Es así que dic'tas ricas en ácidos grasos sarura..
funt lf111ie\ )' mt.-t.1hol1,mo dt~ los .icidos grawsesenci.ales). de sus ck>n\J.dt•S> .J<tl\'t)'\
AGPl.Cl
n..6 y J
7
CITOPLASMA
Pro; ltrldor
pero:w soma
NÚCLEO
-~-- 7-4. Electo de los actd<Js grasos poli nsaturados de cadena wga ',AGPl·CLI n-6y n-3 sobre la expresión de genesactl'<ados por prote1·
nas recep~oras de ractort"S activa(jos por proL.ft~ de •os ptro11somas IPPARl RxR'. receptor del ac1da 9-cts-ret oo co.
r
deri,-ados de AGPI CL produce una d11minución de b
l\·oxid•ciÓn mitocondri;il, así como de IJ l\-oxid.1dón pe
roxisom.tl. Al inh1bin<" 1~ fJ·ox1J41~1ón nurCK:onJrial. Jun1cn
rala djsponibilidad de ;iciJos gr.uos pu• Jepó•iro. La onhi
bidón de b jl-<1xidación peroxhomal impide I• formación
de AGPl-CL. en particular Je DHA AJcm.is. la f.lu de
estímulo sobre el PPAR-y dJSminuvc el efe.to inhibidor de
este factor tnrucripc1onal sobre la ~Jipogénesis. <On lo cual
se produce el efecto contrario. un J\11ncnro Je la Jd1pogt'.n-c·
sis. Como consecuencia del desequilibrio en el •pone Je
AGE ,- de sus AGPI CL n 6 y n-.l JcrivaJo•, se modifica b
composición de .ícidos grasos de los fasfolipKlos tic (a, mcm
br.mas celul.un. ~-· que u menor Jispomb1l1JJJ de .ic1do
•nquidónico, EPA o DHA proJuur.i c.tmb1os en b rc<puc•·
u de rccq>torcs y cnz1m.;u cu\·.1. .JCll\ 1tlaJ cstj ;,\,SOC1.td3 .t las
mcmbrarus. EstJ:S modif1c.1.\:ioncs .a nivel molccul.tr ucncn
su expresión en csudQ) mctJbol1ceb ,¡lfcr.J~ como o el
,¡um-cnto de la n:s1stcnc1.:1 ,¡ b insuluu. lo CUJI. a su va. rr.
dunda en un m.--.>r ringo de cnfcrmcJJdcs como b obot·
cbd. u <fubctcs ;ipo 1 y'tu w.f1p1Jcmw,. 1...1 Rrn., 7 re-
l k _ ._ _
1
'""""'°' tr•••
1 AGE n-6 y n·3
,_¿
mmc los efectos de una rucia con bajo 2ponc de AG E >US
n:spectirns AGPl-CL n-6 y n-3 y .tito ;,pone de acido< gr•
sos sarurados e isómeros /Tatuen la Ktivid;id Je los PPAR.
asi con10 Slll consecuencias e n d desarrollo de cnfcnncd.1dc)
rdacionada< con el mctabolismo de los líp1dos.
FUENTES OIETETICAS Y OISPONIBIL D><D
DE LOS ACIDOS GRASOS ESENCIALES
Y SUS DEP!VADOS
La disponibilidad de AGE no ha sido la mism• )' tampo<o
ha sido constante durJ.ntc la C\'olución del hombre modcr•
no. Cuando d hombre era un cilUdor-rccolc..:tor (moi..s. bien.
un carroñero), d Homo ergasurdc hace 40.000 aíios, su ali
mcnración C'r.t pan:icuhrmcntc abundan le encarno m.igr~.
peces. \-cgcialcs verdes, fu11.is. r.uccs ~· miel. todos alimcnt0>
que, en su conjunto. le aportaban una adecuada anuJ.J de
:\GE n-6 y n-3. 1...1 carne de amnulcs tcrrcsuo que otc
hombre cauba o c:moñcaba k •pon.iba cmud.ido suficicn ·
tes de icido uaquidónico. La carne de peces~- otros pro<luc-
PPAR-0
.
~
..
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~~ ,PPAR~
~~~~~~~~
'
AGE"" fostol podas
A teta ,..... Li8Sl3 d•
Me---. y eN: '1lill
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s
1
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N
Diibetes
tipo 2
e
1
A
A
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s
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1
N
A
Oislipidemio
PilJW• 7-7. Efecto de una dieta con ba10 aporte de ie1dos grasos esenciales [AGEJ n-6 y n-3 y alto apetrte de ácidos grasos saturados e 1sómero5
rrans. PPAR: factores activados por prollferadores de los perox1s.omas
J
Bases fisiológicas \ bioquimicas. de fa nulrición
ms dd mar le aportaban EPA y DHA. y los vegernlcs verdes,
ácido linolcico y LNA. De csra forma. d aporre de AGE n-6
y n ..3 era ffill)' equilibrado y práccicamenre cercano a una rcla·
ción l: 1 en peso de csros .-\GE. Nfás aun. se csrima que el
consumo cocal de grasa en la dicca de es.ce antepasado no
superaba, en promedio, el 20 % de su in¡;cs12 calórica. Los
ce-reales se incorporaron a la alin1entación del hombre hílce
10.000 años. cuando comenzó la e,~olución de la agricu)ru. .
ra. A partir de esta ccapa. los seres humanos aprrndiéron a
culciYU sus propios alin1enros y comenzó la domcsricación
de los animales. con lo cual su alimcnración empcLÓ a pro..
venir de los productos de su propia cosecha y de los animales
de crianza (carne, leche, huevos). El advenimienro de la agriculrura, si b ien modificó el perfil nurricional dd hombre, ya
que incorporó los cereales a la alimcncación -parricularmen...
te el crigo, el maíz y el arroz-. no produjo cambios sustanci.t...
les en la disponibilidad y la cantidad de AGE n-6 y n-3 y de
grasa cota! de su ingcsta. Durante este periodo. el aporce de
:\CE dc la diera. era can1bién cercano a una relación l : 1 cncre
ácidos grasos n ..6 y n-3. Fue la revolución induscrial. iniciada
en b segunda mirad del siglo XLX, la que modificó susrancial·
menee la disponibilidad de los alimeneos y b ingc.sra de AG E
n-6 y n-3. Duranic csra e!3pa. el hombre desarrolló procesos
para la obcención industrial de los alimencos y para su conservación por períodos largos. En d caso particular de las
macerias grasa.s, desarrolló procedimientos (prensado. ex ..
cracción por sol\'enccs. cocción, d.cstilación, interesccrifica...
ciOn. ecc.) para su obcención en forma masiva a p:trcir de
rcjidos anim.tlcs y de semillas vcgeralcs.
A parár de los ccjidos animales y a rravés dd procesa·
mienco de grasa de depósito y/ o de vísceras.. se obtienen gra. .
sas y aceites con una composición alta de ácidos grasos sacu-..
rado.'i (principalmcncc. ácido cstcirico) y monoinsacurados
(ácido oleico) . pero mur pequeñas cancidadcs de AGE n -6 y
n~ .3. Los aceites de origen vcgccal aportan, sobre codo. 3cido
oleico y ácido linolejco y. proporcionaln1cnte. pequeñas c.an ...
ridades de ll'\A. Algunos accircs aportan ácido palmírico
(C 16:0) y ácidos grasos sarurados de menor longirud de ca·
dena (Cl2:0 y Cl4:0). Más aun. d proceso de hidrogena·
ción. incroducido indusrrialrnence a comienzos del siglo xx
)' desarrollado para lograr un mejor manejo y esrabilidad de
los accires de origen \'cgeral y animal (p. ej., acciccs marinos).
significó un aumenro considerable de la disponibilidad de
grasas para d proccsamicnro indusuial de los alimenros,
pero una disminución imporranrc dd aporte de AGE n-6 y
n ... 3, ya que estos ácidos gTJ.Sos, por su mayor insaruración,
soa los más afecrados por la hidrogenación. La hidrogena·
ción produce, además, isómeros tra.tJ.S, por lo cual el consu ..
mo de produccos hidrogenados. muy comunes en la alimen ..
tación de algunos países. generó un aumcnco dc.-1 consun10
de ácidos grasos con isomería. tra1u, cuyos efectos en la salud
son muy ncgan,·os. Los isómeros rra11s son accrogénicos y
modifican la formación de los AG Pl-CL dcri\':ldos del ácido
linolcico y d LNA, ya que, cnrrc otros cfecms. inhiben la
acúvidad de la enzima A6.de.sacurasa, con lo cual reducen la
formación de AGPl-CL n-6 y n-3. De csra forma, a parrir de
la revolución induscriaJ. comenzó en forma creciente a au ..
menear el consumo de grasas., hasta superar, en algunos paiS<S. d 40 % de la ingcsra calórica. Además, la masi\'a dispo·
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
nibiHdad de ac<iccs vegetales ricos en ácido linolcico y de
producros hidrogmados (sin aporte de AGE) produjo una
norablc desproporción en la n::lación de consumo de AGE
n-6 y n-:l, relación que en algunos países puede ser ran dis·
par como 16: 1 o20:1.
Asimismo, d mayor consumo de grasas hidrogenadas ha
producido un importance aumento de la ingesla de isómeros
trans de origen cecnológico. Por otro lado, el bajo consumo
de produccos del mar en algunos países hace más crícico el
desequilibrio cnrrc n-6 y n-3. ya que. además dd bajo consumo de LNA dcscrico anees. can1bién consumen muy poco
EPA y DHA. Esra dc•proporción afecra mucho más al mundo occ.idencal que al oriencal, ya que, en csce último. las ua...
dicionc.s culinarias uciJizan mucho los produaos del mar
(vcgeralcs, peces y mariscos), los cuales aportan camidadcs
significativas de EPA y DHA. La figura ~ -3 mucsrra un es·
quema hiporéáco sobre la evolución dd consumo de grasas
y de AG E n-6 y n -3 duranre d desarrollo del hombre moderno. y b &gura., -9 prcscnra la discribución de ácidos gra·
sos sarurados, n -9. n-6 y n-3 de Lis principales grasas y acd·
tes consumidos en el mundo occidcnral.
EFECTps BIOOUif-11COS FUNCIONALES
DEL DEFICIT DE ACIDOS GRASOS ESENCIALES
Indicadores
El cfccro carencial de los AGL idenrificado por d marrimonio Burr. no fue fácUmencc aceprado por la con1unidad cien..
tífica. ya que, como se ha mencionado anees. muchos pensa ..
ban que los cíceros de carencia del ácido linolcico afcccaban
sólo a las raras v no a los seres hum:lflos. El estudio de Han...
sen demostró b imporrancia del ácido linolcico y del ácido
araquidónico en la alimcnración infumil, la cual fue \'alidada
por numerosos csrudios posceriora. Sin embargo. había dudas sobre la cscncia~dad dd ácido linolcico en los adulros.
Con la incroducción de la nucrición parencer:tl total, en la
década de los setenta, en la que originalmcnre sólo se apor·
raban aminoácidos e hidracos de carbono, fue posible obscr·
v.tr, en muchos pacienccs. los síntoma\ de carencia de ácido
lino1eico, ya que é.scos manifestaban síntonus de lesiones
cucáncas n1uy sin1ilarcs a los dc:scricos por los esposos Burr
en las raras y por Hanscn en los infames. La adición de una
pequeña cantidad de accirc de maíz elin1inó rápidamcnce
dichos síntomas. El organismo tiene la capacidad para acu·
n1ular una cantidad impottance de ácido linolcico; por ello.
crear una situación de carencia de ácido.s gr.a.sos n---6 rcquierc
un largo áempo (m<Scs). Es probable que la función más
importanic dd ácido linolcico como un AGL además de
participar en la estruccura dt> las mcn1branas ocorg3ndolc:s
fluidez e impermeabilidad. sea pcrmicir la formación de los
c:icosanoidcs a ua,·és de su derivado mccabólico, el ácido ara..
quidónico.
El
dd LNA es mucho más complejo. dado que sus
rcquerimicnros son muy pequeños (0.5
de las caloñas).
por lo cual sus efectos carenciales son más dificilcs de obscr..
"ar. La esencialidad dd LNA se debería. principalmeme, a
que es d precursor del DHA. cuyas importan res funciones se
comencan más adelance. El EP,-\1 que c:ambién 5C' forma a
=
º•
ETAPAS
AcJkola
le<lof
OWdcr
lndustn.a.
<a -
~
..
.....
~
30 _
Grasatc:ai
:1
;¡,
...."
~
l'
'"
Grasas uturad.11
lO
'l-3
•
100
10000
l.800
l.900
2.000
Tltmpo(años)
........ ,_,, Evolucoón d•l consumo de 9ra54s, d• ac•dos grosos <senc1a_,,s IAGEI n-6 y n-3 y de isómeros trans durante el desarrollo d•l hombre !Modificado de Simopoulos y Cleland. 2003.I
vación del rcjido nervioso) y los ccsáculos, por lo cu.J es
deducible la impon>ncia bioquímica dd ácido graso en es·
ros tejidos. El .icido araquidónico Gtmbíén se acun1ul.i en
estos tejidos, pero, como se indicó .anees. curnplc Jdcrn.Íi
funciones cspedficas en otros tejidos. El DHA es import.i.n
ce p-an mamencr la íluidc:z de las mcmbran.s, propocJ>d
cscn..:ial para p<rmirir la acti\·idad de receptores. cnunw.
parcir del LNA. solo scría \LO int<"rmcda.1rio en l.l formación
dd DHA y su p-.1.nicip>tión en La form•ciÓn Je i<» cicou·
noidcs, qu<' anlagon1z.in ;¡los cico.sJnoidcs Jcri\';1Jo, Jcl :ici·
do anquidónico. sólo se obtcndri• • p.rur del EPA >pon>
do dim:tameme por b Joct> (p. ef .. derivJ<lo •Id con<umo
de productos dd m>r). El DHA se ><umub <J." cxdu<h·a
menee en d tejido nervioso. d tejido' 15u.1.l lque <' UOJ. Jeri·
Grasas o acdn
Canot.
G11osol o ,,.,.._ to
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Coco
Yema de huew:>
Pep
ta de u'"'
Ancho><eta
del Poclhco li!~~;;;;;;;;;;;:•
Salmón
Sardma española
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35'•....~~~Jj.1:=__:__::_~J35%
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. . S.aturadol
n-3
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r
1 n-9
,..,_ 7-9. D1stnbuaón de ac1dos grasos saturados, n-..9. n-6 y n-3 en las pnnc1pales grasas y acates consumidos en la nutnc1on occidental
m
m
rransporcadorcs y canales iónico.s, así como los. procesos de
minsducción de señales propios de las células cxacables.
con10 las acuronas. En la rcdna, el DHA se acumula princi...
palmc-ntc en
la membrana de los segmentos externos de las
células (conos y bastonc.s) que conci-c:ncn los focorrcccptorc.s.
por lo cual el ácido graso panicipa de forma acth'a en el
proceso de transforl'll3ción del csúmulo luminoso en una
señal cléccrica, proceso que se realiza a tra\·é.s de 1a rodopsina
con la hidrólisis del GMP cíclico y el cicrr< de canales de
sodio. La función del DHA en los rcsciculos es aún poco
clara. aunque se acun1ula parricularmcnrc en la membrana
de los espcrmacozoidcs. por lo cual se ha propuesco que parcicipa en la c.tpacicación a:pcrmáriCJ, procC"SO vinculado a la
fecundación del óvulo. ~1cnos conocida aún es la función
del DHA en los óvulos. la imporrancia del DHA se ha csmcliado. en panicular. en el cerebro y la mina. El cerebro es
un órgano principalrn<""ncc lipídico. cuyo peso seco está com~
puesto en un 60 % por fosfolipidos y plasmalógenos. y algo
menos de la rnicad de ese porcencaje es DHA (el rcsro es
ácido araquidónico y ocros AGPI-CL; d cerebro no contiene
EPA). Aunque la ncurogéncsis comienzo ya a los pocos días
posgcscación, duranlc el úlcimo crimesrrc gcsc.acional se: pro,.
duce un aumcnco c.xplosivo del camaño del cerebro dcu:rmi..
nado por una ncurogéncsis muy acti\'41 -acompañada por
procesos de migración neuronal- y el cscablccimicnco de
millones de sinapsis. El cerebro de un recién nacido posee
alrededor de 100.000 millones de neuronas y crilloncs de
ya cscablfiidas. La ncurogéncsis finaliza casi en su
coralidad durancc las prin1cras scn1anas de vida cxcrauccrina
(sólo continúa en el hipocampo): en cambio. la sinapcogénesinapsis
sis es aún muy acciv.t hasca 1::1 pulxrcad. decae en la vida
adulta y es práccicamcncc inc.-xistencc en la veja. El activo
proceso de nrurogénc.sis, de migración ncu1onal y de sinapcogéncsis f('<}Uicrc un aporte muy imporrancc de ácido ara~
quidónico y DHA. Se ha propuesto que la capacidad del
fcco, r probablemente la del recién nacido, para forrnar ácido araquidónico y DHA a panir de sus precursores no sería
suficiente para cun1plir con los rcqucrimicncos n1er:1bólicos
de estos ácidos grasos. Por esca razón. dichos ácidos grasos
son aponados por la madre. provenientes de sus propias re..
servas. de su capacidad de biosintesis, así como del apone
diccario de AGE. No ha sido posible aún evaluar la imporcancia relariva de atos procesos; sin embargo. se csrima
como fundamenc:il d aporte de ácido linoleico y LNA a la
madre durante el período gescacional. durante la lactancia e.
incluso. anees del cmb:irazo. La barrera hcmacocncefálic.a es
impermeable al ácido esteárico, a1 ácido oleico y a1 colcscc·
rol. pero es permeable al ácido linoleico y L'lA, además de
serlo al ácido araquidónico y al DHA. l..lS neuronas no ciencn 12 capacidad para elongar y dcsarurar d :icido linoleico y
el L'lA. Esca función es realizada por los asrtocicos (ascrosJia). La leche hum:lll.1 comiene una pequeña cancidad de
ácido araquidónico y DHA (v. más addancc), por lo cual se
ha sugerido que a las fó rmulas que reemplazan parcial o 10calmence a la lacrancia materna deben añadirse 3.cido araqui ..
dónico y DHA en cantidades similares a las que aporca la
leche humana. Esca práctica es común en los palscs europeos
y asiáticos, y cambién ha sido incorporada m:ás rccientt:men . .
te en Escados Unidos, Canadá y América L.acina.
La evidencia epidemiológica y clínica ha demostrado que
el EPA produce efeccos hipocrigliceridémicos, hipocolesccrolémicos. vasodilacadorcs y anticrombócicos, por lo c.ual su
consun10 se ha relacionado primariamente con la procC"cción
de las enfermedades carclio\'3Scularcs. El EPA inhibe la secreción de VLDL por pane del hígado y su posccrior cransforn1ación en LDL. lo cual Se:' uaducc t'n un3 disminución del
colesterol unido a las LDL. Ad<más, sobre ciertos niveles de
consumo. d EPA produce una disminución del colesccrol de
las lipoproccinas de alca densidad (HDL). efecco que podría
considerarse como no beneficioso. Sin cn1ba.rgo. esta dismi·
nución podría ser d rcsulcado de un csrimulo por pane del
EPA del cransporce inverso del colcsccrol. El colescerol cransporcado por las HDL seria cransfcrido al hígado a cravés de
su captación sclccá\-a por parte de los .. receptores arrapadorcs (m,,.mgt'Tf) ripo BI· (S RBI). Escos rcccpcores cr•nsferirían, en las células hep:icicas, d colesccrol plasmácico a los
hcpacociros. Posrcriormentet uansponadorcs del cipo ABC
(ATP binding ca;une), una superf.unila de cransporradorcs
moleculares. permitirían la salida de colcsccrol hacia la bilis,
au.mentando la secreción biliar del es-tcrol a envés del au..
n1cnco de la concC"ncración de éscc ro la bilis. Cabe recordar
que d 50 "i> dd colesterol diccécico-biliar se elimina a uavés
de las deposiciones. lo cual rcprescnca una pérdida neca de
colesterol. Se ha propucsco que el EPA aceleraría el craspaso
del colcsccrol-HDL a las células hepáticas y su poscerior dlujo hacia la bilis. cscimulando la expresión dd SRBI y de los
cransponadorcs ABC. Además de cscos cfcccos. d EPA competiría con d ácido araquidónico por la formación de cico.sanoides del cipo TI(_,, PG.1 y LT¡, los cuales, al ccner poca
acrh"Ídad biológica, disminuirían por compcccncia los cfcc..
tos de los eicosanoidcs dC'.rivados del ácido araquidónico. De
esca forma, la presencia de EPA en las membranas dd epirelio \'35Cular ejerce un efecto vasorrc:bjance, disminuye la
agregación de las plaqucras y reduce h quimioca<is de los
Jcucociros. efectos que se c:raduccn en una acción antitrom..
bórica clínicamente caracterizada para el consumo de csrc
ácido graso.
Trastomos del me.tabotismo
Los efcccos carenciales de los AGE, en parricular del icido
lino)eico. se obsen"an principalmente en los rcci¿n nacidos y
Jos laccancc:s. El eccema arOpico cs. por ejemplo, un tipo de
dcrntaricis hcr<dicaria que se inicia durante el primer año de
vida y que, si bien R"mire con Ja edad hasta dcsapar<cer casi
tocaln1cntc con la pubercad. sensibiliza a los pacientes a di..
versas infecciones víricas y n:accionc:s alérgicas. Esm derma~
ritis es de forma inequívoca un signo carencial de ACE y, en
parricular, del ácido y-lino lénico (GLA, 18:3 n-6), derivado
n1ct:.bólico del ácido linolc-ico. Los pacien1cs prcscn1an nive..
Jcs plasmáticos de ácido lino leico normales y no responden a
la adminimación de cscc ácido, por lo cual la fulla mccabólica esrá en la conversión dd ácido linoleico en G L-\ a CTa\'és
de la enzima L\6-dcsaturasa. El cracamicnco con G LA rcsra...
blece las condiciones normales de la piel Un cfecco benéfico
del GLA se produce en los pacienccs en diálisis que presentan pruriro. La aplicación tópica de CLA disminuye noca...
bl<n1ence el sincoma.
FW1C1ones \. metatx>hsmo de los .leidos grasos esenciales)' de rus denvados actr.os
Li diabcrcs mellirus ripo 2 afecra la acuvidad de la enzi·
ma á6-desaruras.,, ya que la acrividad (y rambién la símcsis)
de esra enzima es escimulada por la insulina. por lo cual la
formación de (os meDbo(iros derivados del acido linolcico )'
el LNA es afectada en los paciemes diabéticos. La menor
formación de ácido araquidónico y DHA afecta la cs1.ruccura
y la función de las membranas de las células nerviosas, por lo
que se ha propuesto que csra carencia seria una de: las causas
de las ncuropacías que afectan a los pacicnccs con diabcrcs.
La adn1iniscración de G LA ha den1ostrado ser efectiva para
prevenir. o al menos aminorar, el progreso de las neuropa..
cías. Rccicncemcnce se ha dcmosrr.ido que la adntinisrración
de DHA a animales con diabcrcs expcrimemal produce efec·
ros más nororios que la adminisrración de GL-\. El DHA. al
incorporarse a las membranas celulares.. aumcnlaría la flui...
da de éstas. fucilirando~ C'nrrc orros efectos. el mo\.;mienro y
el reciclaje de los reccpcorcs para insulina, lo que concribuyca disminuir la rc.sisrcncia a la insulina que caracteriza a la
diabcrcs de cipo 1.
Li imponancia dd ácido araquidónico y del DHA du·
rance b nutrición p<"Tinatal se ha arñbuido, principalmence,
a la funcionaUdad dd cerebro 1· la visión. Esmdios realizados
can10 en ra1onc.s, ra1as y pri~atcs como en .seres humanos
han demostrado quc los recién nacidos que- reciben laccancia
macema presencio mejores resultados en la aplic.aáón de
reses que miden la inrdigencia, la mcmori::i, la capacidad de
aprendizaje y la agud= visual que los grupos cxperimema·
les que no reciben Lactancia nuccrna y que son alimen1ados
con fórmulas que no aportan ácido a raquidónico y DHA
(aunque sí áádo linoleico y L'1A). ror d conrrario, los gru·
pos alimcncados con fórmulas que contienen ácido araqui...
dónico y DHA mucsrran componami<n1os mejores que los
grupos carenciales y muy similares a los de los grupos que
Kcibcn lactancia m-a1erna. Estas observaciones han llevado a
Kcomendar la suplemen1ación con ácido araquidónico y
DHA de las fó rmula. susrirurivas de la leche marcma. En la
acrualidad, d ácido araquidónico y el DHA pueden ser
aporrados a partir del ácido graso como ral (en forma de és,.
tcres ca1icos), como rri.acilgliccroles ob1enidos de microaJ ..
gas. como fosfolípidos (provcniemes de la yema de huern) o
como sn ..2 monoacilglic<."rolcs obtenidos a panir de acei1es
marinos 1ra1ados con enzin1as cscercocspccíficas de origen
microbiano. Acrualn1entc se sugiere que la madre debería
recibir una suplemcnraciOn con ácido araquidónico y OH.A
durancc la ecJpa gcsracio1121 r de laccancia. ~1ás aun, se pr°"
pone que-. idcalmc-n1e~ esta suplemcnlación debería ocurrir
anees del cmb:arazo. Pucsco que los adulcos pueden cransfor..
mar d ácido linolcico y el LNA en leido araquidónico y
DHA de fOrn1a adecuada. basraría con uru1 a.limcncación
equilibrada en canridad y relación de ácido linolcico y LNA
para saasfacc-r los rcquerimic:n1os de ácido araquidónioo y
DHA derivados del embarazo )' la !acrancia. Sin embargo,
más r<cientcmc-nre se ha sugerido cl consumo directo de
DHA a rra\•és de suplc:n1cntos (aceiccs. cápsulas. emulsiones)
dur:tn1e la ecapa gesraciorr.tl y de lactancia. Más aun. se ha
sugerido que el consumo de csre ácido graso debería cam ..
bién extenderse a b población fé-rcil Í<."mcnina. La evidencia
cpidenuológica rccicnce den1uarra que la suplemcncación
con OH.A duranrc d período g.:sracional produce una ma-
7
yor frecuencia de partos de niños. a término y disminuye la
depresión posparto.
El efeno de los AGPl-CL n -6 y n-3 no sólo se remire a su
aplicación en el periodo permaraL Se ha dcmomado que el
apone de DHA a pacicmcs con enfermedad de Alzheimer.
de Hunángton, de Parkinson y csc.lcrosis lareral amiotróflca
disn1inuye considcr.tblcmcnce los síncomas y cfcccos neuro-degcncrarivos de escas enfcrmaiadcs. Del misn10 modo, el
uso c:xperimemal de DHA en pacicne<s bipolares, aquizofrénicos y de personalidad limítrofe produce una imponanrc
disn1inución de la fR"cuencia de los períodos de crisis en es·
cos pacicnccs. La adminiscr.ición de DHA a pacíenres con
crasromos del sisccn1a nenioso abre una pcrspccciva muy
imercsame para la aplicación de AGPl-CL n-6 y n -3 en en·
fcrmcdades asociadas principalmcn1e con el t'nvejccinúroro
del individuo. Un ad('Ctlado manejo nucricional y farmaco~
lógico de los paciemes con AGE y/o sus derivados merabóli·
cos podría favorecer un r<.'.craso en la aparición de los sin10-masdc-enfermcdadcs neurodegcncr.uiv.u. La su plcmcncación
con D~-\ rambién debería ser cx1cnsiva a codos los indivj ..
duos de la ccrcera edad con10 una medida de prcaución
para d desatrollo de las inv:ilidanrcs enfermedades dd sis«·
m-a nervioso.
La sínccsis de ACPJ ..CL n... 3 se \•e seriamencc dlsminuida
en enfermedades genéricas que afccran la funcionalidad de
los peroxisomas. como es el caso del síndrome de Zellwcger
de origen nconaral, y de la adrcnolcucodistrofla y la adre·
nonticloncuroparía. de: aparición más cardía. En esras enfcr..
medades, rodas ellas mortales a cona edad, se produce una
acumul.tción de 24:6 n -3 en d pbsma y los rcjidos, panicu·
larmcnce en el cc:jido nervioso. Los pacicn1cs mucscran.
adcn1ás, una reducción imporranrc dc:I concenido de DHA
cerebral. El origen de esm enfermedades se debería a la
incapacidad del peroxisoma para realizar la ~·oxidación del
24:6 n-3, para rransformarlo en DHA. En esros pacienrcs
c-starían afeccados la sínresis y el poscerior cransporce al pe·
roxisoma de la c.nzima acil ..CoA oxiclasa y/o de la prorcína
o-bifuncional (enfermedad de Zdlwegcr) o habría alrcra·
ciones en la csrruccura y la proliferación (por sin1ple división) de los pcroxisomas (adrcnoleucodistrofia y adrcncr
micloncuropatía). El cra1amienco de cs1os pacicnces con
DHA produce una disminución del progreso del daño neu·
rológico que (05 afecta. pero no rn•icrte el daño. En la en·
fcrmedad de Rdsum, otra ncuroparia más benigna, la for·
mación de DHA a ni»el peroxisomal no esrá alrcrada, pero
se encuencra disn1inuida la oxidación mirocondrial de áci ...
dos grasos de cadena larga. Cabe recordar que la ~-oxidación
de los AGPl-CL ocurre, primero, en los peroxisomas y, pos·
teriormence, conrinúa en la mirocondria.
RECOMENDACIONES DIETÉTICAS DE LOS ÁCIDOS
GRASOS ESENCIALES EN CONDICIONES
DE SALUD Y ENFERMEDAD
Las recomendaciones de consumo de AGE n -6 \' n -3 se en·
marcan en las metas de ingcs12 de grasa para l~ población
general. E.stas recomendaciones se han formulado con la
idea de incluir a los paises donde la ingesra habirual de grasas
es superior al 30 • o de la energía rora!, así como a las pobla-
m
m
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
cioncs donde la ingcsca habirual es muy baja (infcñor al
15 °ó de la energía coca!). Una ingcsca de energía procedente
de las grasas de, al menos. el 20 % se considera compañbk
con un buen cscado de salud. ~o obsrame, los grupos de
población con una marcada accividad física y con una aJ¡ ..
mencación ñca en \'t'rduras.. lcgun1hrcs. frutas y cereales pueden tener una inge.sra rotal de grasas de hasca el 35 % de la
energía sin exponerse a un aumento de peso y .J efcccos perjudiciales en la salud deñvados del mayor consumo de grasa.
ror ouo lado, en poblaciones donde la ingcna habirual de
grasas se sinía encn: el 15 y el 20 "ó de la energía, no es rc:comcndabfe aumentar el consumo de grasa hasca alcanzar las
rccon1endaciones. si el rcsco de la energía es aportada en forma cquilibra<La. En la actualidad. la calidad de la grasa que se
consume se considera un imporcance como su cantidad. Por
esto se entiende que contenga una cantidad y una profKlr..
ción adecuadas de AGE n-6 y n -3. una camidad apropiada
de ácidos grasos monoinsarurados. una baja cantidad de áci~
dos grasos .saturados c. idealmente, que no contenga ácidos
grasos con isomería rmns. Basándose en escas recomendacio-ncs. se han elaborado las guías actuales para la ingcsca de gra·
sa para adultos (Food alllÍ Agrimlrurr OrgaJ1ization [FAOj,
2010). Escas me<as se n:sumcn en la u bla - I , que muestra
la n:comcndación de ingcsta adecuada para los adultos de
AGE n -6 y n -3. así como los limiccs supcriom de ingcsta
para los isómeros trans y colesterol. La ingcsta apropiada de
ácidos gr:.lSOS monoinsarur-.idos se obtjene por diferencia d<I
coral de AGE n-6 y n -3. isómeros tmm y ácidos grasos >atu·
rados. por lo cual se deduce que, para una ingesta de grasa
eqtú\•alcmc al 30-35 oO de la energía. según la FAO, los áci·
dos grasos n1onoinsaturados deben consriruir el 9. ¡ 3 °·ó de
la energía. los poliinsarurados d 6 - 11 ° b y los saturados el 1O
ª ó (con10 má.xjmo) de la cnergia. El bajo consumo de ácidos
grasos traTl! sugerido para la ingcsta adecuada de materias
grasas constiruyc una indicación pira evitar el consumo de
alimencos que conde-nen gras.t hidrogcnada. como can1bién
la reutilización de los aceites utili1.3dos en procesos de fricura. Se rcconüenda una ingCS1a de ácidos grasos tnvu < 1 °o
de la energía toral de la dicca (FAO, 20 10).
Ácidos grasos
lngesta rotal de ácidos grasos
Ác1ocs grasos saturados
Ácidos grasas mono1nsaturados
Áridos grasas poliinsaturados
totates
Ácidos grasas poliinsaturados
n·6
Recomrndac•On
20-35 '11> del ver
IO l!.dec ver
9.13 % del ver
!por diferencial
6- I' % del VCT
2,5·9 % del VCT
2-J % de ácido tinoteico
En d caso de los AGPl-CL n -3, en particular del ErA y
d DHA. y debido a que su mejor fuenrc son los productos
del mar, la recomendación para los adulco.s c:s un consun10
regular de peces (dos o rrcs raciones a la semana), especialmente de especies grasas (acún, salmón, sardina, anchoa,
ccc.). Cada ración, en promedio. debería aponar 200'iOO mg de EPA + DHA. El período gestacional dccermina
un rcqucrimjento in1portante de D HA por parte del feto,
.sobn: 'odo durance el último tercio del embarazo. Se sugiere
que la madre reciba 300 msfdía de EPA+ DHA. de los cuales d consumo de DHA debería corresponder a 200 msfdía.
No obstame, ingcsta< de hana 2,7 g de EPA+ DJ-L'\ al día
(con l sfdia de DJ-L'\) se accpca como limicc superior sin
reacciones adversas (FAO, 2010). La Wtb -.2 indica las re·
comendacioncs de AG Pl-CL n -3 v n -6 durancc d embarazo
y la lactancia. Los vegetarianos dbsolucos deben cuidar su
ingcsra de AGE n ·3 (LNA), ya que. como se indicó ames,
este ácido graso es sólo aportado en pequeñas cantidades por
algunos vcgccalcs. El apone de L'IA puede ser compensado
con el consumo de pequeñas c.ancidades de aceite de soja.
canola (raps), chfa o linaza.
Los recién nacidos que rccilxn lacr:ancia rmterna sacisfa·
cen adccuad.an1encc sus rcquC'rimjentos de ~-\GE n..6 y n ...3, ya
que la leche materna apona, en promedio, 0.5-0 ,8 •o de áci ·
do araquidónico y 0.2-0 ,4 °o de DHA. Las fórmulas susñrutivas de la leche materna, rradícionaln1ente, han sido suple·
n1encadas con ácido linoleíco y L~A: sin embar~o, debido a
que se estima que el recién n~cido a cérmino, con mayor
razón ei prematuro. no es capaz de n:aBzar de nlancra adecua..
da la rransform;a.cjón de ácido linoleico en araquidónico y de
LNA en DHA. se sugiere la incorporación de hasta un l 0 o
de ácido araquidónico y de ha.Sla un 0,70 Oo de DHA. Estos
AGE n· 6 y n·3 pueden ser aporrados a panir de acci<cs obtc·
nidos de micro.tlgas, aceites purificados de pescado, fosfolípidos de la ycnu de huevo o ácidos grasos en la fo rma de ccilésrc-~s. Actualmente. no existe un consenso con respccco a b
fom1a más adecuada para pro\•ec:r la suplcmentación~ por
ello.. se han desarrollado numerosos csrudios clínicos, con el
propósito de demosrrar el beneficio de una u orra forma de
suplemencación. La tabla ..,..J muestra la recomendación de
ingcsci apropiada de AG E n-6 y n-3 según la FAO, para lacra.ntc:s y niños. expresada como porcentaje de energía. Se es·
tin1a que esta composición permite un crecimiento adecuado
y un dcsarroUo del sistema nervioso comparables a los que se
obtienen a cravés de la lactancia materna.
Debido a que, naruralmemc, los AGE n-6 son mucho
más abundantes que los AGE n-3. se han realizado muchos
esfuerzos en laboracorios de in\'C:Sti~ación ,\' tambi<n indus...
Y
-
Ti lila 7· 2~ Recomfind• clone.:a. .:S\' lng~jlii d 1i;t¡ri¡
M AOPl-~ l. curan1P el emr..¡razo v ~ lactanct1
n-3
Ácidos grasos trans
0,5·2 % del VCT
EPA· OHA: 0,25G-2 g/díal
< l '11.del VCT
OHA
OHA~EPA
Recomend•c1ón
200mg/dia
300 mg/dla
Colesterol
300 mg/dia
Ácido araquidónica
800 mg/dla lmá:omol
Ácidos grasas poliinsaturados
Food .no J;gnct.:ítdl'e 0rg3t:IZilf•1'1'1 a~d h'crltJ He~ri'I Orgaf»Z.3Mn. 1010.
DHA. acido doc~sahe.ic:ae no1co; EPA: &1 ~o- ekosapentaeocico; VCT·valor e.a·
lorico tc.ral
AGPl· CL
Food •nd l.gricurtdl'e 0rg31'1nl•M ar.el Norld He~lb Orga!'Jl1a<10n. 1010
AGP•.CL: addos graSO'S poú.lruaturado.s da cadenat.arga; DHA acido doco--
saMxaenoico; EPA~ acioo e<c<Csapentaeno&eo
Funaones y metabofi<mo de los .le.idos grasos esenciales y de sus derivados &JCti\·Oi
7
~~~~~~~~~~~~~~-
Ácidos graso•
In-gesta total de ác:tdos grasos
Ácidos grasos saturadcs
Ácidas grasos mon-mnsaturados
Áadas grasos poli1nsacuraaos rotales
Áados !Jnolf!Co y a -tinolemco
Acidos grasos poliinsaturados n-6
Aado araquidónico
Acido linot.1eo
Ácidos grasos poliinsaturados n-3
Ácido a -linoténko
OHA
EPA·OHA
Aados grasos lraJls
Grupo etario
Recome-ndación
0-bmESes
0-2l
2-18 años
2-l8aiws
0-2L meses
2-18 aiiOs
6-2l meses
2-18 años
0-2l meses
&ll-6-0 % ael ver llactanaa maternal
35%delVCT
25-35 % del ve·
8 'ló del VCT
0-6 meses
0-6 meses
6-12meses
12-2L meses
01-0.3 % del VCT llactanc1a materna¡
Composi.ck1n de la leche materna
3-A,5 % del VCT
3.¿.s % del vcr
0-6meses
6-2lmeses
0-6 meses
6-2lmeses
2-t. años
L-6años
l>-16 años
2-18 años
0,2 'lli delVCT
0,4-0,6 % del ver
O, 1-0,18 lb del VCT
10-12 mg/kg
100-150 mg/día
l 50-200 mg/dia
200-250 mg/dia
,¡ %delVCT
Por diferencia
Por díferenaa
, 15 !1. delVCT
ll 'WtdelVCT
EsencU1tes e ind1sp.ensabtes
Food ilfla .tgnruttUl'e Org;mf.lahon a111~Vor!C' Healti't Or;anuatioo, 201G
CHA ai:i.dodocO"Sa.h!'xaer.oico. EPA: áado eicnsapert:aeneicc; ver. 'BiM u!Orice catai.
eriales para buscar y oplimizar nuevas fuenles de AGE n ...3,
tspccialmcme los de cadena larga. Algunas c.-pas bacterianas
y n1icroalgas que S< encuentran c.n la microbiota inrcsrinal
de los pce<s de agua sal>da rienen un alto contenido de EPA
y DHA. por lo cual son urilizadas en condiciones de cultivo
par:i la obtención de aceites ricos en EP..:\ y. espccialn1cnle.
en DHA. Algunos hongos y mohos son producton:s de altas
concenmiciones de ácido ar.iquidónico, por lo cual consricu·
yen en culth·o una muy buena fuence de esce AGE. La alimentación de gallinas con raciones quC' aporcan airas canri-..
dadcs de LNA permite obcener huevos con una aira
concenrración de DHA (unos 150 mg/ huevo), por lo que
conscituycn una muy buena fuente dC' suplcn1cntación de:
csce ácido graso a bajo cosco. Dd n1ismo modo. la alin1c:nra..
ción de pollos y de cerdos con accices marinos. desodorizados
y parcialmcnrc conccncrados permite incrcmcnu.r. hasta en
un 15 C?o, el concenido de DHA de Ja carne. Como se mcn ..
cionó anees, la inrerconvcrsión de ACE n ..6 en ACE a ...3 no
es pos1b1e en los \'"e rtcbrados; sin embargo, recicnccmence se
incorporó el gen de una enzima n..-3 dcsactlrasa proveniente
del gusano Ín\·crtebr.tdo CaenorbahJi1n elega1's en ratones
transgénic.os. con el resultado que de Cslos puedcn acumular
camidadcs muy ah:is de DHA a partir dd consumo de ácido
linoleico. ~lás rccienccn1cnre, esto se ba logrado de: forn1a
cxpcrimcncal en salmones. Esto se debe a que el crccimicnco
de la acuicultura ~t nivel n1undiaJ ha producido una fuerte
c.cascz de harin• y acei<e de pc.sc:tdo como fuente de AGPlCL n-3 (EPA + DHA), con lo cual se alimc.-nra a los "11m<>ncs con harinas y aceites de origen vq;cral rerrcsue, aporran..
do altas cantidades de ácido linolcico, pero no de EPA y
DHA. Esca siruación ha alterado e:I siscema inmunológico de
los peces de culrivo~ haciéndolos más suscc:priblcs a cnfcrmc.dades víricas y bacterianas. Esta nacicntc: tecnología abrc
grande. pcrsp«tivas hacia d d=rrollo de nu.:vas fuentes de
AGPl-C L n-3 (EPA'" D HA) , con lo cual. vía modificación
gcnétic>. se podrá enriquecer con DHA y/o EPA la carne de
animales o un sinnún1ero dc p roduccos alirnc:ncicios manu ..
fucrurodos (leche, bebidas, cecinas, h uevos. pan, ecc.). Como
última novedad. una importan ce cn1prcsa productora de se·
millas de Escados unidos h• informado del desarrollo de
una cepa de Mmillas de colza que~ por manipulación genética, puede sint«izar DHA a p.inir de LNA. Se crata, pues, de
una posible revolución c:n nuestra furura alimentación (CJp.
20, Complcmemos alimenrarios, tomo 111).
ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES EN LA INDl!STRIA
DE ALIMENTOS FUNCIONALES) NUTRACEUTICOS
Anualmente, los AGPl-CL n-6 y n -3 consritu~Tn un muy
buen modelo para d d<Sarrollo de alimemos funcion•lcs y
nurracéuricos (cap. 16. Nuevas fuentes de nucricnres. tomo
111). Se han realizado esfuerzos para incluirlos en bcbldaS
T:krcas }' derivados ()">gur, quesos, quesillos, ClC.). Algunos
productos de panificación también son sup1emcarados con
LNA. Se fabrican margarinas., mantecas y mayonesas cnri ...
quecidas en L'IA o EPA + DHA. Se han enriquecido. con
EPA v DHA de origen marino, aceites comesáblcs obrcni·
dos de \'cgccalcs ccrrcscrcs, lo cual coruriruyc una manera
muy adc:cuada y de: bajo coste de suplc:mcnrar la alimcnca..
ción de poblaciones. canto inhtnciles como aduleas., donde: el
consumo de productos del mar es muy reducido. Uno de los
problemas cc:cnológicos más complejos relacionados con la
adición de AGPI-CL a difcrcmcs marriccs alimemarias se
~ficrc a la alca suscc:pcibilidad de a ros ácidos grasos a procc..
sos oxidaá\•os, así como a su aJra inescabilidad térmica. El
dc:.s:arrollo de productos n1icnxncapsulados y nanocncapsu ..
lados permite una adecuada prorccción a la oxidación. así
como la adición de c:scos ácidos grasos a productos en polvo
(fórmulas infanciks. leches reconsricuiblcs, alimcncas infan·
ciles y para la ccrcera edad, ccc.).
Más rccicnrcmcntc se ha valorizado la alternativa di: pro..
veer AGPCL n-6 y n-3 a cravé< de fosfolípidos, ya que éstos
Ll
son más estables a la oxidación y. porcncialm<nt<, de mayor
biodisponibilidad. Fosfolipidos muy abundamcs r de bajo
cosco. como la leciúna de soja (fosfutidilcolina). pueden ser
enriquecidos con ácido ~nolcico, EPA y/o DHA a tra\-és de
procesos de intcrcstcrificación enzimática. Los fosfolípidos
tienen ventajas t«:nológicas con respecto a los uiacilgliccrola (aceites). porque son crnulsionablc-s y cn1u)sionanccs., por
lo cual es posible adicionarlos a una gran \'aricclad de maui...
ca alin1cnra.rias en base" agua. algo que" no es posjb)C' o es
n1uy dificil de lograr con los accircs.
RESUHEr
La esenciaHdad de los ácidos grasos fue descubierta hace
ya más de 80 años Sin embargo. tuvo que transcurrir mucho tiempo para que pudiesen entenderse las razones bioquímicas y nutricíonate-s de dicha esencialidad la esencialidad de algunos ácidos grasos se refiere a caracceristicas.
estructurales derivadas de ta posición que ocupan estas
insaturaciones dentro de la molécula del ácido graso. Los
ácidos grasos esenciales (AGEI para la especie humana son
el ácido linG!eico f 18:2 n-óJ y el áado a -linolfnico 118:3 n-3),
mientras que los ácidos graso-s araquidónico f20:/i n-6) y ácido docosahexaenotcc (22:6 n-31. que se sintetizan a partir de
ellos. se consideran ácidos grase>s condicionalmente esenciales. Estos ácidos grasos deben formar parte de la alimentación en cantidades y proporciones que están relativamente
establecidas.
La atimentación de origen vegetat aparta ácido-s grasos n-6
y n-3, además de ácidos grasos n-9, pero la tongirud está
limitada al aporte de ácidos grasos no supe no res a 18 carbonos y en una proporción sustancialmente mayor de ácidos grasos n-6 que n-3. En cambio, los afunentos de orig.en
marino. tanto vegetales como animales. aponan ácidos
grasos n-3 de mayor longitud e insaturación.
la capacidad para formar ácidos grasos n-6 y n-3 de mayor
lon91tud a partir de los precursores aponados por la aLimenraciOn no es constante durante la vida del hombre,
siendo timitante en las etapas g.estacional y prenatal. que
son los periodos en los que esto.s ácidas se requieren en
ma1-0r canadad O-e esta forma. el papel de la madre es de
grao 1mporranc1a, asi como el tipo de alimentactón que es1a
recibe durante el períado gestacional y de lac1ancia4
Los ácidos grasos n·6 y n-3. en particular los de m"lor longitud e insaturación com-o e[ ácido araquidónicoy el DHA. son
requendos para e( desarrollo y la funcionalidad de los sistemas nerYioso y visual Oel mismo modo. sus derivados. iden-
BIBUOGRAfiA
tificados como eicosanoides. y en. la forma de prostaglandtnas. prostaciclinas. tromboxanos y leucotrlenos. están involucrados en el control de la homeostasls vascular. actuando
genera[mente en forma antagónica los eicosanoides derivados de los ácidos 9rasos n-b y n-3. Las resolvinas derivadas
de los ácidos grasos n-3 intervienen también en ta resolución
del proceso de inflamación.
Rec1entemerue se ha idenuficado una partJc1pacliin acuva. de
los AGE en la regulación de la expresión de diferentes genes.
en particular a-ctuando como ligandos de los receptore-s de
los factores activados por proliferadores de peroñsomas.
identificados colectivamente como PPAR, lo cuaf involucra a
los AGE en la causalidad y en los problemas que ocasionan
enfermedades crónicas de alta prevalencia. corno la obesidad. la óiabeles tipo 2 y las ÓiSlipidemias. y en otras enfermedades de origen genético.
La nutrición occidental se- caracteriza por un aporte mayoritario de ácidos grasos n -6. siendo el aporte de ácidos grasos n-3 muy bajo o. como ocurre en algunas poblaciones.
casi inexistente~ De esta forma han surgido recomendaciones de in-gesta. estableciéndose cantidades minim.as de
consumo de ácidos grasos n -6 y n-3. así como también proporciones entre ambos para las diferentes edades.
Hoy en dia. se realizan esfuerzos de investigación y tecnológicos para obtener fuentes adecuadas de AGE. especialmente de aquellos de cadena mas larga. para suplementar nuestra dieta y/o para incorporarlos a diferentes alimentos la
adición de ácidos grasos n-6 y n-3 a las fórmulas lácteas
para lactantes es ya una pracuca aplicada en muchos paises4
Así. también ha crecida, en muchos paises. e[ desarrollo de
diferentes alimentos con mayor cantidad de áci.dos grascs
n-3. LDs AGE cumplen importantes funciones en nuestro organismo, por to que hay que cuidar que nuestra alimentación
los provea en cantidad y proporción adecuadas.
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nutrit'ntes c:n gcnenJ y su n.-lactón con l:a s.aJud.
m
Metabolismo de los an1inoácidos
8
F. Sánchez de Medina Contreras y M. D. Suárez Ortega
(,;
•
•
•
•
•
•
Tener una visión global del destino metabólico de los aminoácidos de la diela.
Conocer los principales tipos de reacciones que intervienen de una manera general
en el metabolismo de Jos aminoácidos.
Conocer los diferentes destinos del esqueleto carbonado de los aminoácidos.
Obtener una visión general del destino del nitrógeno an1i noacidico, distinguiendo
entre la fonn.ación de urea por el hígado \ la formación de iones 41.monio por el riñón.
Conocer la.s vías de formación de los amino.leidos no esenciales.
Tener información básica sobre las vías principales del metabolismo de cada uno
de los .i.m1no.icidos.
•
•
B
Comprender el papel de muchos aminoácidos como precursores de otros compuestos
nitrogenados.
Tener una visión general del metabolismo de los an1inoácidos en los distintos tejidos
y de las relaciones inlert1sulares.
CONTENIDO
INRODUCCIÓN
PANOllÁMICA GENERAL
lllACCJO'.'odS C ENEllAl.ES Dfl MET4llOUSMO
Uf LOS "'""°"OÁCIOO!i
Transam1n..1ctón
Oesaminación
Aminación
Amidación y desamidación
Descarboxilación
DfSTINO OEl UQt.rllETU CARJIONADO
~ LOS l.MINO.\cJDO!>
lJbliz..1ción energética
UtíliL1ción gluconeogénica
DESTINO OEl. AMOl'<IO
Ciclo de fa urea
Met.1bohsmo de la glutamma
81&.ifNTESIS OE '\,'.""<OÁCIOOS :-00 ESENCIALES
\ ÍAS METAllÓLICAS nl'<CF>U.B
~LOS AMINOÁCIDOS
Alan1na, glutanlato, glutam1na, aspanato
y ¡)Sparagina
Serina, glicina y treonina
Aminoácidos azufrados
Prolina, arginina e histid1na
Aminoácidos aromáticos
Aminoac1dos ramificados
Tñptófano ~ lisina
M ETAllOUSMO Of LOS .MllNOACIOOS
EN LOS OtffiNTOS TEl1005
1\'\etabolismo de los aminoácidos en el e nteroc:ito
i\1etabolismo de los aminoácidos en el hígado
1\'\et,lbolismo de los amino;iciclos en el músculo
1\'letabohsmo de los .1minOOcidos en el sistema
nervioso
INTEUHACIOMS TIJUL.\l[fS. AMJ"IOÁCIOOS
1'1.ASMÁneos
m:
J
Bases fisiologicas y bioqu1m1cas de la nutriciótl
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
lNTRODUCClON
Los an1inoácidos consriruycn un grupo de nurricnccs muy
especiales. Su principal función. lógicamcncc. es su inco~
ración a has proteínas corporales~ proceso que cs importante
cidos que llegan al hígado por vfa portal no son cxacrameme
Jos mismos que se absorbieron en la mucosa inrcslinaL
Los an1ino:.icidos utilizan gran cantidad de sistemas de
tl':lnsportc para cncrar en los difcrcnccs tejidos. Gcncralmcn..
re, cada sisterna rranspona un número de aminoácidos rcla~
sobre codo duran re el crccimicnco. Los aminoácidos forman
parre ran1hién de pépridos de gran inrcr¿s flsiológico y son
precursores de tod.a-s las sustancias nitrogenadas del organjs,..
cionados, que pueden agruparse de forma muy simplificad.i
de la siguiente forma:
mo (con la excepción de las vitaminas): porfirinas, purinas,
• Aminod.cidos ncuuos alifáticos y aromáticos.
• Aminod.cidos dlbá.sicos.
• Aminod.cidos dicarboxílicos.
• rrolina y glicina.
pirimidinas, crcacina. camirina, aminoazúca.rcs.. erc. Pero.
además. cu.ando 1a djcca es hipcrpmreica. los aminoácidos
pueden uciHzarsc con fines energéticos. Y si la di~1a ca~cc dC'
hidracos de carbono. podrán con\-crcirsc en glucosa para su
consumo fX>r el siscema nervioso central. Por oua parre. la
gluconcogénc:sis a partir de los an1inoácidos musculares es
c:spccialmenre rcfe,-antc durante c:l ayuno.
Dada la multiplicidad de funciones de los aminoácidos,
resuha absolu1amcnrc: fundamcntJJ eJ conocinúroro de su
metabolisnto. Esrc conocimienco implica ranro a las vías de
formación de los antinoácidos no c.scncia1cs como a las rutas
de su catabolismo y a la síntesis de la mulrimd de compues·
ros nitrogenados derivados. Es in1ponanrc señalar que roda.\-Ía no se conoce, en algunos casos. la in1porrancia rdaciV'.t de:
las disrinras 't'Ías mecabólica.s que corresponden a un ami...
noácido determinado, sobre rodo porque los datos de que se
dispone se obtienen gcncralmcnrc de animales de cxpcri ...
mcncación.
En csrc capículo se considcrar:ín cspcci:tlmcnrc los aspee•
tos generala del merabolismo de los aminoácidos. aunque se
esbozar.in csqucmáricunenu: las vías que afectan a cada aminoácido en particular. En todos los casos, las curas mecabóli.c.JS de los aminoácidos se entroncan con dererminados me...
taboliros intermediarios de la glucólisis y dd ciclo de Krebs.
~luchas de estas \'Ías mecabólicas requieren el concurso de
cocnzimas derivad.as de viran1inas. como la piridoxin:a. Lt úa..
mina, el ácido pancorénico, los folacos, ere .• que .se considc...
ran con dc1alle en los e.apículos 15 (Vitaminas con ÍtLnción
de cocnzirnas) y 16 (Folatos, ácido fólico y vitamina BL?).
Algunas de las vías metabólicas de los aminoácidos pueden
estar alteradas gcnécic.uncntc, originando las corrt"Spondien...
res cnzimoparías. E.scc tt'n1a K aborda cspccíficammcc en el
capirulo 23 (Nurrición en los errores innaros dd metabolis·
mo en d niño) del romo V.
Exisren imporcanrcs ditercncias cnrrc las vías metabólicas
de los aminoácidos en Jos disrinros Organos y ce;idos. Por
ello. se \"3 a prest:.l! especial acención a las caracterisricas cs..
pccificas de cada re; ido y a. la n<1ruralC7.J. de las inrcrrt'lacioncs
cisul:ircs.
PANORÁMICA GENERAL
Las proceinas de la dicta se: hidrolizan en c-1 cracto gasrroin ..
tcstinal, produciendo aminoácidos y péptidos de pequeño
peso molecular que se absorben por las células de la mucosa.
Alguno.s aminoácidos se uriHz.an en escas cClula.s en funcia.
nes energéticas y para c-1 rccan1bio tisul-ar. que es muy impor·
tanre en este rcjido, micnrras que orros sufn:n ciertas rran.s-formacioncs metabólicas (.sobre codo la rransamin-ación de
los aminoácidos dicarboxílicos). de n1aner.t que los aminoá..
Como es lógico. los aminoácidos de c.ada grupo se inhi·
ben corre si de forrn:i competitiva al contparrir el n1ismo
tipo de cransponador.
El desrino mccabólico de los an1inoácidos es exm.ordina..
riamcnte complejo: utilización cn(rgética o gluconeogénica,
síntesis de aminoácidos no c.scnci.a.la. formación de otros
compucscos nirrogcn:ados, síntesis de p(pcidos y proteínas,
ecc. Es imporcancc desecar que todas las sustJ.acias airrogc·
nadas sintl"cizadas en el organismo derivan de los antinodci ...
dos, lo que hace c:spccialmcnrc imporrancc la ingcsca prorci ...
ca.
La ucilítación de los aminoácidos es muy acensa en r<>dos los rcjidos. y resultan muy interesan res las relaciones in·
tcrrisularcs cnr~ la mucosa intesrinal, eJ hígado. el músculo
y la corccu rrnal. El hígado mciaboliza gran parce de los
aminoácidos que le llegan por vfa ponal, pero libera a su va
aminoácidos a la circulación general. Es1os amino.icídos u..
bcrados por el hígado son capeados por los tejidos pcrifi'ñ·
cos, pc:-ro, a su vez. algunos de estos ccjidos envían aminoáct..
dos a la circulación, de acuerdo con las circunstancias
fisiológicas o parológicas (ayuno, csrrés, diabetes, etc.). La
insulina esdn1uta la cape.ación de aminoácidos y la síntesis de
proteínas en el tejido n1uscuJar, micncras que los glucocortl..
coidcs favorecen la proteólisis y la salida de los aminoácidos
al plasnta. En cualquier caso. el aminograma plasmático es
bastanrc constanrc, a no sc:-r que cxisran aheracioncs patológicas muy grav~ e.orno la malnurrición. la in.suficiencia he·
pálica o aJguna aminoaddoparia4
REACCIONES G~NERALES DEL METABOLISMO
DE LOS AMINOACIDOS
La rransantinación es la reacción más fTccuenrc de los an1i ..
noácidos. AfCcta prácricarnenrc a rodo.s ellos en aJguna crapa
de su degradación y es utilizada cambién en la síncesis de los
aminoácidos no esenciales. La rransan1inación se conecta
con la dcsarninación del glutamaco J. o...cctogJurarato en la
ucilización carabólica de los aminoácidos. De manera in\1er·
sa. Ja cransaminación puede acoplarse a la aminación dc1 a ..
ceroglurar.aco a glucamato en Ja biosíntcsis de los aminoácidos no esenciales. La dcscarboxilación tiene otro significado,
ya que los produccos que se originan suelen ccncr una gran
actividad biológica Caminas biógenas).
En d catabolismo de algunos aminoácidos, espccialmen·
te de los ramificados. se produce: la dcscarboxilación oxidaci·
va de los cecoácidos originados prc\'Íamc:-nte por rransamina~
1\ tet.tbolismo de los aminoácidos
c1on. La rcaccton es análoga a la que: incc:rviene c:n c.I
mrnibolismo de otros cecoácidos como el piruvaco y el CtC.C'toglucaraco. )' se necesita el concurso de varias ccx-nzimas
(pirofosfaro de ria.mina. cocnzima A, FAD y KAD'), como
se describe en c:I capíruJo 15 (\1 iwninas con función de
cocnzimas). Otras raccionc.s que se producen en el mccabolismo de los aminoácidos (carboxilación. oxid,acioncs, re..
ducciones. etc.) son can1bién contunc.s al roco del mecaboli.s..
mo intermediario y .se describen. asimismo. en los capírulos
15 (Viraminas con función de cocnzimas) y 16 (Folacos,
ácido fólico y vicamina B,i).
Transaminación
La reacción de cransan1inación consiste en la transferencia
de un grupo an1ino desde un aminoácido a un Ct.-cc:toác:ido.
Como rcsulC'3do de ello. el aminoácido original se convierte:
en ccto:ícido. v el ceco3cido original, en amino:icido. En casi
codos los caso~ incerviene el sis;ema glucamaco/o...cctoglura...
raco. L.u enzimas se denomin:in aminocransferasas o cran.sa...
minasas y requieren d concur.o dd piridoxal-fosfato ( PLP).
cocnzima derivada de la piñdoxina (cap. 15, Vican1inas con
función de cocnzimas).
La conversión de aminoácidos en ccco:icidos permite en
muchos casos su ucilización cncrgéáca. ya que la ma~-ori:i de
cscos cecoácidos se integran en las vi.as cacbOlicas de: la glu·
cosa (glucólisis y ciclo de Krebs). En el caso de los aminoáci·
dos glucogénicos (''"· m~ís adelance), su transformación en
ccroácidos permite igualmente la sínccsis de glucosa. A la
inversa. bs raccioncs de rransaminacióo permiten la síntesis
de los aminoácidos no esenciales a partir de los cetoácidos
com:-spondicnces.
Casi rodos los .aminoácidos sufren reacciones de cransa..
minación en su mecabolismo. En algunos casos (alanina,
asparcato, glucamato, tirosina. serina y amino3cidos ramificados), estas reacciones se mtliza.n direccan1ence sobre el propio aminoácido. En otros casos.. las reacciones de tran.sami ...
nación se rcalii.an sobre mecabolicos de los aminoácidos
(lisina. p rolina. tripcófano o arginina). Existen rantbiCn aJ ..
gunos aminoácidos que pueden sufrir rransan1in:1ciones
pero disponen además de vías •.lrematÍ\'aS para perder d grupo
nitrogenado. En l:t ligua 8- 1 se induym dos reacciones de
crans.-m1inaciOn muy frecuentes y de gran interés fisiológico.
OesamlnacHin
El sistema de dcsaminación más fnxucncc en c.I organismo
humano es la dcsarninación ox:idati\'<l del glutanlato, aunque
cxístcn orcos sisccn1as de dcsaminación con menor cra.sccn..dencia fisiológica.
Oesaminación oxidativa del glutamato
Esta reacción c.onsisce en el paso de glutamaco a Ct·cccoglu ..
urato con pérdida del grupo nirrogenado como amoníaco y
oxidación mediada por NAO· o NADP- (c~p. ~· Vicami·
nas con función de cocnzint3$), y csrá cae iza por una
enzima, la gluramato deshidrogenasa, que abunda c.spccialmeme en las mirocondrias hepáricas !6¡. f! l . Esra enzima
8
CH;.CO.COOPllUVatD
Glutamato
PLP
a-Cetoglutatato
Alaoina
Gtutamat1>Plruvato transaminas.a (GPT)
-QOC.CHz-CO-COO-
·OOC.CHz-CH2-CH.COO-
I
NH 3
OxalacewtD
Glulamalo
PLP
-OCXA:H:z-CH;rCQ-COOa.Cetoglularato
Aspartato
Gfutamato-oxalacetato transaminasa (GOTI
Etgl.n ..1_ Reacciones de transaminación. PLP: piridoxal-fosfato.
accúa sobfl:' cl glucamato originado en las rransan1inacioncs
de discincos an1inoácidos. De esta forma, se re.genera eJ o ..
cctoglucaraco y puede ucilizarsc el cecoácido inicial con fines
energéticos. En la li¡W'll 8-j se esquematiza la conc:xión de
ambos tipos de reacción en la metabollzación del aspanaco.
La reacción c:ualizada por la glucamaro deshidrogenasa es
rn·ersible. de manera que puede servir también como un
sistema de aminaáón (v. a conünauación). Sin c::mbargo. pa..rcce funcionar sobn:- codo de manera oxidaci\.-a. De hecho. la
actividad de esca enzima esrá r~ulada nt"gacivan1ente por la
concentración de ATP y GTP. que c:scarían 2umentados en
condiciones de plétora energé[ica. lo que implicaría el cese
de la ucilización de an1inoácidos con csce fin.
Aminoácido oxidasas
Las an1inoácido oxidasas .son flavoproccÍna\ que funcionan
en los pcroxisoma.s, <'SpeciaJmencc en el riñón,}' generan pe..
m
J
Bases fisiológicas y bioquúnica.s de la nutñción
coo·
coo-
1
1
CH2
CH2
1
1
CH2
CH2
1
1
co
CH-NH3•
1
NAO(P)' NAD(PJH + H-
Gh.rtamato
Pirwato
Sen na
1
ceo-
eco-
u-Ceto¡:lutarato
flfur• 8·6. Oesaminaci.ón deshidratante de la senna. PLP: p1ridoxal-fosfato.
Figvra 1-2. Desaminación oxidativa del"!Ulllmato. NADIPI.. nic<ltina·
mida adenindinucleótido lfosfatol. NADIPJHonic<>:inamida adenindinu·
cleóbdo !fosfato) reducido.
Otros tipos de de.saminación
róxido de h idrógeno. Ésu: es posrcriormcnre mccabolizado
por la cata!'1Sa ir... &.41. Ese..., cnzilll"5 pueden accuar tam·
bién sobre los l).oaminoácid~ que no son los habiruale.s (t ..
an1inoácidos). pero que se pucd<'n cnconcrar en algunos a)¡ ..
meneos.
Algunos aminoácidos pueden sufrir la pérdida de su grupo
amino por otras clases de reacciones químicas. Ésce es el
caso. por ejemplo. de b glicina. la d=minación de este
aminoácido está ca1alizada por un complejo cnzimácico que
rienc cicna.s similicudes dC" acru.aciOn con la pinl\'3to dc:-shi-d rogcnasa y enzimas relacionadas que cacaliun dcscarboxila..
cioncs oxidacivas.
Oesaminaciones deshidratantes y desulfhidrantes
Los aminoácidos con grupos aJcohólicos o tióticos pueden
sufrir una dcs.J.minación dcshidracance o dcsulfhidranrc. con
el concurso dd piridoxal- fosfuto. En la flgwa 8-S se CMJUe·
mariza la dcsan1inación dcshidracancc de la scrina. que es la
única rclarivan1enrc imPorranrc desde el punto de \•isu fisio·
lógico.
Aspartato
OlCaJaCetato
y
Amínación
La rcac.ción principal de aminación que se produce en el
organismo humano c.s la fOrmaciOn de gluram.aro a partir del
e<-cctoglutarato, con d concurso de NADH o de NADPH y
Ja enzin1a glucamato dcshidrogenasa. como se acaba de dc,s...
cribir. La cocnzinta utilizada en d scnrido oxidarivo seria el
a-C.etoglutarato
~
NADCPl H + H·
GlutamatD
ffllU:n 1-3. Utilización carabóUca del aspartato por transaminaci.ón y desaminación. NAOIPI·= nicatmamida a-d.enuxfinucleócido !fosfato);
NADIPIHonicotinamida adenindinucleótido (fosfato! reducido; PLP: piriáoxal-fosfato.
R-<¡H·COOH -7
~~
\
-NH2
FMN
FMNH2
K
H2\ _ { H i 0
Gata tasa
IZI. f.,,.. 1·4. Oesaminació.n ox1dativa de aminoá-cidos por aminooxidas.as.. FMN. flavinmonocul-eólido; FMNH1~ flavinmononutleóbdo reduci.do.
1\'\etabohsmo de los ;iminoácidos
8
NAD', mientras q ue cl fu ncionam ien to de la enzima en sen-..
cido rcdunor llevaría a la urilización del NADP H, en consonancia con )as funciones caracccrísricas de ambas coc-nz in1as
(c~p. 1 Viuminas con función de cocnzimas). La crans.im 1nac1on posterior del glu ramaco con u n cccoácido (p. c:j.,
piru\oaco) origina la form ación del am inoácido corrcspon·
dienrc (a lanina) ftg. 8-6).
nas). Las dcscarboxilasas de aminoácidos utilizan también
con10 coc-nz in1a el piridoxaJ .. fusfato.
En la figura 11 -8 se d escribe la dcscarboxilación de la hist id ina.
Ami.elación y desamidación
El destino q ue podría dc-nom inar5': naru ral de los a m inoáci·
dos es su incorporaciOn a péptidos y p roteínas o su uciliza..
ción como p recursores de otros compuestos nirrogcnados
(purinas, p irimidin:u, porfirinas. ccc.). Sin embargo, cuando
el aporte de amino.í.cidos con la diera es excesivo, ran1bién
pueden u riliz.arse como fuente energé-cica. Otra posib iJidad
es su con\·ersión en glucosa cuan do Ja dicta carece de hidra·
tos de carbono o en circun.srancias com o el ayuno. el estrés
metabólico o la d iabcrcs. En rodas esros casos, se produce la
dcsaminación de los aminoácidos (generalmenre a cravés del
sistema cransanÚna53S·glu r:unaco dcshidcogc:nasa).
El esqueleto carbonado rcsrantc se- ut iliza en la obccnción
de energía o e n la forn1ación de glucosa y el amoníaco se
lransforma e n u rca.. La sede principal de todos estos procesos
es d h igado, aunque b gluconcogéncsis se produce rambién
en la corcaa renal
Por otra parte, los aminoácidos ramificados (vahna, leuci ..
na e isolcucina) no se degradan prácticamente en el higa.do
sin o que lo hacen sobre codo e:n el tejido muscular.
~o todos los aminoácidos se pueden convertir en gluco·
sa. Para ello, su mctabolización debe llc\'ar a la producción
de cctoácidos capaces de incorporarse a la vía gluc.oncogéni...
?·
Los aminoácidos glucamina y aspa.ragina poseen u n grupo
n irrogenado adicional de cipo amida. Esce grupo nicrogena·
do procede tambié-n dcl a n1oníaco y se incorpora a los a n1inoácidos g1ura.mato y aspa.naco en reacciones q ue requiC""ren
el aporte energético del AT P y q ue escán cacalizadas, rcspcc·
t ivamcnre, por la glucamina sintc:casa y la asparagina sincera...
sa. Es inccresanre señalar q ue en este último caro el donador
del grupo amida podría ser la propia glmamina. La de.<ami·
dación de la glutan1ina y la asparagina es un proceso más
simple, q ue libera a m oníaco e n ambos casos y q ue está cara...
Hzado. respccavam cncc, por la glutaminasa y la asparagina....
sa. Com o se dcscribir.i n1:ás adelante, las incerconvcrsioncs
enrrc glucamato y glucamina desempeñan un papel funda.
mema! en la descoxilicición del amoniaco. En la flpra 8-se describe esta in rcrconversión ..
DescartJoxllación
La dCSCtrboxilación de an1inoácidos o rigina an1inas. muchas
de las cuales tienen gran acrividad biológici (aminas biógc-
DESTINO Da E,SQUELETO CARBONADO
DE LOS AMINOACIDOS
u-Cetogjutararo
NAD(P)H<W x
X
Alanin:a
PLP
NAO(P)"
P1ruvato
GIU1amato
Rlan 14. formación de alarun.a por aminación y transaminación. NAD(Pl·- nkot1namida adenindinucteótido (fosfato!; NADIPJH nicotJnamida
adenindinud eótido (fosfato! reducido; PI.?: piridoxal-fosfato.
coo-
1
CH2
1
CH2
1
CH-NH3"
NH 3
~ATP
1
Glutamrna
'Sll!tetasa
cooGlutamato
ADP+P
1
CO-NH2
coo-
1
1
CH2
1
CH2
1
CH-NH)
CH2
1
CH2
1
+
CH-NH1
1
COO"
Glutamma
-=t
NH
Clutam1nasa
3
1
cooGlutamato
~ l ·'J. Formación de glutamina a parur de glutamato lam1daciónJ y regeneración áel glutamato a partir de glutamina ld.esamJdac1ónJ.
ADP: adenosindffosfato; ATP: adenosmtrifosfato.
m
J
Bases fisiológicas y bioquúnica.s de la nutñción
~CHi-CH-NH2
l'I V NH
Higado. Los aminoácidos sólo se utilizan como fuc:ncc de
energía si llegan al hígado en cancidad excesiva con10 consc..
cuencia de una diera muy rica c-n proceinas. Cuando la in..
gesta proccica es normal. los aminoácidos rcsulranu:s se in ..
corporan prcfercnccmcncc a las vías biosinréticas (formación
de p rorcínas, purinas, etc.). Esto se debe .t las caracccrísricas
cinéric.as de las cnzinus que inician las ruras corn::spondien·
res. !\~icncras que las enzimas q ue cataJizan la incorporación
de los an1inoácidos a las proceinas (a.minoaciJ ..cRNA sincera·
sas) ricnen una K.. muy baja, las enzimas que inician la de·
grad..ción de los aminoácidos la áencn muy alta. Se podría
decir. por lo canco. que las \•Ías carabólicas sólo utilizan los
aminoácidos "cuando sobran•.
PLP
~OOH
'\cai
Histid1na
His:tamina
fllan 1-&. OeS<arboxrlación de la lustidina. PLP: ptridoxal-fosfato.
ca. con10 piruva10. a~c-coglucaraco y oxalaccca10. Estos aminoácidos reciben el nombre d.c aminoácidos glucogénicos.
Orros aminoácidos riencn la posibilidad de originar com·
puestos ce-cónicos. Son los q ue llevan a la producción de
acctil.. CoA. como la leucina (an1inoácidos cctogénicos).
Algu nos aminoácidos. como la fenilalanina, por ejemplo,
originan ambos cipos de in ccm1ediarios en su mecabo1ismo.
por lo que pueden considerarse glucogCnicos y cetogénicos.
Por último. \-ale la pena señalar que la n1ayoria de los ami·
noácidos pueden originar ácidos grasos cuando la die1a es
h ipcrprotcíca e h ipocalórica. El destino mctabOlico de las
cadenas carbonadas de los aminoácidos se ilustra en la figu-
Múscuto. Como se ha mencionado con anterioridad. las cé·
lu bs musculares utilizan anlpfiamcnte los aminoácidos ca...
n1ificdos (\"alina. lcucina e isolcucina) con10 fuente de cner·
gía.
Enterocitos. Estas células utilizan los aminoácidos con10
fue nte cncrgéáca importan1e. no sólo los que p roceden de la
absorción tn ccscinal, sino can1bién los aponados por \;a ane·
ria!, sobre todo la gluramina.
ra 8-9.
Células del siSlema Inmunitario. Estas células can1b ién ucili..
zan la glu tamina como fuen1e energética principal.
Utllinción ~tica
La ucilización energécic.a de: los aminoácidos es cspecialmen·
ce importinrc: en el hígado, el nt1.isculo. los en1erocicos y las
células dd sistema inmunitario.
m: f.,..
GHc1na
AJan1na
Cisteina
Serma
Treontna
Trlptófano
La dcgrad.ación de los aminoácidos cranscurre, con10
puede observarse e n la figura Í · 9 . a uavés de la glucólisis y
P1ru...aro
l
Treonina
Leucina
lsot~clna
Aceti~oA
Aspanato
Aspara.gin.a
Fenllaranina
T((OSlrt.a
A~to
-
-
Lisina
Fen1lafanina
nros1na
Tríptórano
OxalawÁ
\
(
fumarato
\
n-Cetoglutarato -
//
........._ Succinil.COA
l
Vaina
Jsoteucina
Mel4onina
Tre:0ntna
1-9. Destino de las cadenas c.arbonadas de los aminoácidos.
Glutamato
Glutamma
Argini:na
Hi'SUd1na
Pro11na
1\let.1bolismo de los an1ino.icklos
del ciclo de Krcbs. En consecuencia, la energía que se produ.ce es muy similar. aunque un poco menor. como sc explicará
más addame. a la que «: origina en la degradación de los
hidratos de carbono.
Ullllzacion
gluconeogenic~
Los aminoácidos se urilizan como sustratos gluconeogénicos
cuando .se consumen dictas sin hidratos de carbono. en el
ayuno.. en el cscrés mcrabólico. en b diabetes y. en gméral.
en codas aqueUas siruacioncs en las que las hormonas cacabó.
licas predominen sobre la insulina. Durante el ayuno y en las
situaciones de cscrá rnc::c:ibólico. los aminoácidos proceden
de las proteínas musculares, micncras que en las dieus sin
hidratos de carbono proceden de las proteínas alimencarias.
En la diabetes pueden tener ambos orígenes dependiendo
dd curso de la enfermedad.
DESTINO DEL AMONIO
La dcsaminación de lo.s amino:ícido.s (v carnbién la de orros
compuestos nitrogenados. como los nu'cleOcidos de adenina)
produce amoniaco, que es una suscancia cOxica para el orga·
nismo, sobre todo para d cerebro. Al hígado llega también
antonÍ..1.co por la circulación porc:al corno rc:sulrado de la ac..
tividad microbiana inccstínal. Las cCJulas hcpácicas pueden
uriJiz.'lr este amoniaco para la formación de aminoácidos no
c.sc-ncialcs, a tra\·és de la glu1amaco dcshidrogcnasa. A su va.
el gluramaco puede acepcar el an1oniaco para formar glura...
mina. corno se verá más addance. Sin entbargo, el destino
principal del amoniaco es su cransforn1ación en urca, que no
es cóxic.a y que se elimina finalmente por la orina.
Citl1> de la
u~a
La .sintc.sis de la urca se realiza .siguiendo un ciclo mcrabólico
de reacciones alimentado por d carbamilfosF.uo (que se for·
ma a partir de cirbónico y an1oniaco) y el aspanaco. que
aporrad segundo grupo amino (llg. 8-101. Algunas ccaccicr
ncs son mirocondrialcs y otras son ciroplasmáticas. EJ con...
jumo de dlas se desarrolla cxdusivamcme en el hígado, aun·
que algunas de las etapas de este ciclo metabólico pueden
Ut:\'afse a c;iho c::n ouos cejidos. Concrec:amencc, en las células de b mucosa intescinal se desarrollan la mayor parte de
escas elapa.s. aunque el producco final no es la urca, sino los
an1ino:ícidos ornirina, prolina, cirrulina y arginin:L
Etapas enzimáticas
El carbamilfosf.uo se origina a partir de dióxido de carbono
y an1oníaco con el concurso de: la enzima carbamilfo.sfuco
sinterasa. Se gastan dos moléculas de ATP. lo que gammiza
cncrgéricamente el fuocionan1icnro de la reacción y. por lo
tanto, la desaparición dd amoníaco. Como d carbamilfasfu.
ro e.s un compuesto rico en energía de hidrólisis, la reacción
de ésce con la ornicina. caralizada por la ornidna uanscarba..
milasa, canthién está i3vorccida. Se forma citru.Hna, que es
un aminoácido no proccinogénico. Ambas reacciones son
micocondrialcs.
8
Las reacciones siguicnres se producen en c.I cicosol. La cicrulina se une al asparraco con producción de arginina succi·
naco y gasto de ATP. La enzinia se denomin::i 01rginina sutci ..
nato sinrctasa.. En la etapa siguiente, c.acalizada ~r la
arginina succinaco liasa. se forma arginina y se Libera fuma·
r-aco. Por últin10. la arginasa hidroliz.a la arginina producien ...
do urca r regenerando la ornirin.t. El fuocionarnienco del
ciclo de la urca suponed gaseo de m:s molécubs de ATP por
cada molécula de: urra sinrcti1.ada. Escc dato es interesante
porquc explic.a que el rcndin1iento encrgécico del catabolis·
mo de los aminoácidos sea un poco n1enor que el de los h_j ..
drato.s de carbono.
Regulación
A cono plazo, la regulación del ciclo de la urca se realiza a
nivel de la c:irbarniJfosfaco sinccrasa. enzima de carácter alas.
cérico que c:s acrivada fuenerncnce por N ..aceñlglutamaro.
Esce compucsro se forma a partir de aceciJ ..CoA y gluram-aco
y la reacción es acrivada por arginina tfic. 1.111. Se puede
incerprerar que los ni,·elcs de glutan1aco reflejan la magnirud
de los procesos de desaminación. Por ocra parte, el efC'Cro
positivo de la arginina, un incemtediario del ciclo. riene un
scncido de aucocscimulación que parece intercsance en un
proceso de dmoxific3ción. A largo pl3ZO, se produce una
inducción generalizada de las enzimas de la urcogéncsis
cuando l-:1s dictas son muy ricas en proccínas o duranrc el
01yuno.
~tabohsmo
de li glutamina
La glucamina es el aminoácido más abundante en el plasma
sanguíneo, lo que traduce sus importan ces funciones fisiológicas. Escas funciones se basan en sus rdacioncs rncrabólicas
con el glucamato descricas anees (v. Arnidación y dcsamida·
ción). la glucamina se forma a partir de glutamato y de
amoníaco en una reacción catalizada por la glucan1ina sin ce·
tasa con b colabor:ición dd ATP. La hidrólisis de la glucami·
n• (caralizada por la glutamin:isa) n:genera d gluiamato y d
amoniaco (fig. 8 -1. Como se ha descrito en d aparrado
anterior, la formación de urca se lle\-a a cabo cxclusivarnencc
en el hígado. La Ur(ogéncsis es, sin c::mbargo. un proceso de
eficacia limitada. por lo que: a veces se nccesira orro ntecanis..mo adicional para capc•r todo d amoniaco que puede llcg:ir
al hígado. Este mecanismo consiste en b formación de glu·
camina a pa"ir de glucama10. Esta reacción sirve cambién
para captar el amoníaco formado en los ccjidos perifCricos,
donde no se produce urcogéncsis. De acuerdo con ese.a úlci·
ma función, la glucamina puede considerarse::, por Jo 1anco..
una forma cirrulance de almacenamicnco de antoníaco.
En algunos ccjidos y órganos, como el músculo, el rejido
adiposo, los pulmones y d cerebro, prcdonúna la síntesis de
glucamina y su liberación a la sangre. Para escas células, y
c:spccialmcn1e para las cerebrales, esca reacción ácne un sig..
nificado muy claro de defensa. dado d caract~r tóxico dd
amoníaco sobre las c(lulas nerviosas. En orros cejidos prcdo-mina la hidrólisis de la gluranúna que llega por la circula·
ción. En l:as células de la mucosa incesónal. la gluramin2 se
uáliza como fucnce energética y para la síntesis de purinas,
-
--
-
-
-
-
--
--
-
,,_,
1
Bases fisiotógícas )' bioquLmlc.15 de la nutrición
MITOCOHDRIA
co,
CITOSOI.
2JUP
H3N:CH-CH,..COO-
ba.
~H,
AspartalD
co
H,N-eo-0
1
NH
carbamilfosfaio
1
CCH,),
1
¡ H-Nfl,
COOH
NH1
ATP
Cnruhna
1
(CH2lJ
p
AMP-PP
1
CH·NH.
1
•
COOH
NH+
ll '
Ornitina
.
----··· ·--
~NH1H.CH,·COO·
NH
COO
1
fCH2)3
1
CH-NH,
1
CQ(}
Arg1n1na succinato
NH,
1
ca
NH
1
NH:
C-NH1
Urea
NH
11
Fumarato
1
1
(CH,I,
1
CH-NH..,
1
•
COOH
Argtnina
'""'°
l~ ID
Ciclo de la urea. AD~ a:denosindifosfato; AMP:: adenos1nmonofosfato; ATP: adenosi.ntnfosfa10; PP: p!rofosfato_
que~ n1uy actÍ\"a en este rejido. En la corteza renal. cuando
exisrcn condiciones de acidosis n1erabólica (p. ej .• ayuno). la
glutamina cede: sucesivamente sus dos grupos nirrogenados
en forma de amonfuco, que se elimina por la orina p:i.ra re·
guiar d equílibrio ácido-base dd organismo fflg. &-12). En
estas condiciones. d a...cctoglucarato resultante se tran.sfor·
ma en glucosa gracias a la actividad aumentada de la fos..
focnolpiruvaco carboxiquinasa (cap. 3. Mccabolismo de los
hidracos de carbono).
En d hígado se llevan a cabo los dos procesos. En los heparocitos pcriportalcs (situados cerca de los espacios porta.
donde d<.«:mbocan la vena pona y la ancria hepááca) se
realiza la extracción de la glucan1ina S."lnguínca y su hidrólisis
posterior, utilizándose el amoníaco en la síntesis de urca.. En
los hcpatoc.itos pcrivcnosos (situados en la \•ecindad de la
,·cna hepática). en cambio, .se sintetiza glur:amlna para captar
el amoníaco que se hubiera podido "escapar• a la ureogéncsis
fllg. 8-13).
BIOSIHTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIAllS
En líneas generales. los aminoácidos no esenciales se sinrcri..
zan a partir de ccroácidos inrcrn1cdíarios del mecabolismo de
los hjdratos de carbono por rransaminación. Cuando los
aminoícidos derivan de ccto:icidos que no se producen en el
organismo hum31lo, su síntesis endógena es in1posible; rie·
nen, por lo canto, que ser aportados por la alimentación y
reciben el non1brc de 31llinoácidos csc-ncialcs. En la rl&Ur.a 8-14 se esquematizan las vías d< formación de los ami·
noácidos proteinogénicos, señalándose las ccapas que no se
producen en nuestro organisn10.
Existen nueve an1inoácidos cl2ramcnre esenciales: \-"<llina,
lcucina. isolcucina. trconina, lisina~ mccionina~ hisridina, fe..
nilalanina y uiptófano. A esta lisra. pueden añadirse algunos
aminoácidos que deben incluirse en la dicta en dctcrn1ina...
dos casos. que se considerarán a concinuación: arginina. cis..
tt-Ína y ti rosina.
G~úmato
N"""'i;gltr..amato
.
CMbim1
"\·~....
'w ato
Ace-..t.CGA
\
\\
\\
t
Atgin1na. SüCCJnalO
J
¡
fLmata:O
Arc1n na
\
.li
,,,··/
\.~....
..//
-........... ~·-~-·-···-"'"'°
'''"" 1· 11 Regulacion a corlo plazo del ciclo de la uru
L:a 11rginina S<'.' puede sintccíut en nuc)tros rcjidos. c\pccialmeme en el hígado. pero formJ p.rtc dd cido de t. ll~J.
Por coruigujcntc. casi tod.a l.1 .1.rg.inin.i 41Íntcn¿;aJ.a ~ degrad.i
habitualmente .i ornitin.1.. Por otr.a p.a.rtc, l.a n1uco~ 1nrc~ri
nal libera cicn;a c.mttdJd de citrulin.i .i l.1 \:trt:ulJ\;1ón. que
puede ser con\-crc1d;1 en .uginln;a por el riñón y u11liud.t pos·
ccriormente por lolo ro.unta tc11Jo\. En '-"U.J.lquicr caso. cxit·
ce cKnoi limit.1.ciOn p.;a.r;a este .tportc endógeno de .trg1nin.I en
los casos de requerimientos aumenE.41.dos (crccín1iento, con
\"llecencia. e-ce.).
U tistrlna y la tinni11a .se forman en d org¡¡n~mo .1 partlf
de dos aminoácidos csmcialcs~ mctionltu. ,. tenil.U.inin.a..
Únic.unc-nEc se pbntca la ncccsld.td de añadi; atos amino.i
cidos a la Jj(Ll Cll.41ndo no funcionen de mancr.-a iUlc1.:u.-ad.i l.u
enzinus dim:tamcncc responsables de su form..:iOn, lo que
puede ocurrir en los nxién nacidos~ en p.tn1cultr lm prcm.a
rucos. En neos asas es ncccs.uio .tñadi.r Lunbién uurin.a.
01m1m dem-ada de la cisrcína. que se utiliu en U con1usi~
áón de los ácidos bili.trcs y que es umb«:n un neurotr.uu·
misor cencr.1.t
:\ csros amjnoácidos (uginin.i. cistciru }" urositu.1 se I'"
denomina aminoácidos scmicscncialcs o condtcion,¡)mente
cscncia.lt"S. En esr.a ares.orí.a se ~cdc lDcluir• .uamismo. La
1
1
slumnina, por sus impornna:s funáoncs fis1oló¡µcas. que
jusrifia.n su adición a la dicu ro numcf()QS. situ~ioncs
~· Aminoáádos sc:micscncialcs '' dcrh-ados de ammo,¡·
c1 os e interés nuuicional).
(cj>.
-··-..."
VÍAS METABÓLICAS PRINCIPALES
DE LC'S I" NOAC DOS
OJ, acet •r
Glutamm•
1
G u1a'l1ato
f
l
Ct<:IO de
\
Krebs
u.Ce!OC'ut•ra:o
'
.............. ~
\
:
.I
NH
F.-.r-11 l -11t Aman109éneslS y glucon~enesis renales a partir de
glutamma. PEPCK: fosfoeno!pi<uvalo carboxt<¡u na.e.
u
descripción dcrallada de cod.ts las vi.u mccabólicas de
cada uno de los 10 amino.icidos proreinogénicos supcr.1 con
mucho los objetivos de c:sre capírulo. Teniendo siempre en
cuenca las aplicaciones nurricionalcs. se dc.scrib1r;a.n ~Olo las
principales vias metabólicas, s in e ntra r en dcraJlc) quinli\;O)
q ue pueden ser con.sulrados en los correspondíentcs trJt.1dos de bioquín1ica nurricional que se señalan e n la b1blio
¡;raffa.
1
Bases fisiotógícas )' bioquLm1cas de la nutrición
HEPATOCITO PERIPORTAL
HEPATOCITO PERIVENOSO
Glutamato
Gtura\.ato
1
, - NH3
1
('
Gturamina
7
1
GIutamina
1
GJutamina
uREA
UREA
Amonfaco
fieuni 8- 13 Metabolismo de la glut-amina y ureogfnesis en los hepatocitos_
m fflun
Glucosa
,,---1
ri1Stld1na ..--
--
1
R•¡-P
_/-· ' ¡1
Et1trosa-P
Tnptofano •--- ,·~
'-
l
i:enilal.aruna
3-P-gticerato -
l
1
Senna -
]/
Tir~na
GIK:ma
Alanin-a
Ptrwato ---------• Valina
Aceul-CoA H---- • Leoc1na
Listna
~
Asparag•na
/
·.. ·-...
~partato - - - - - Oxalace1ato
I
Treonina
Metionina
i
!
;
1-so-!eucina
\
(
¡
1
CisteíRa
\
Lisina
Glutam1na
/
J
u-Cetoglutarato - - - Gtuta'Tlato
/
/~
Pro1na
1-14. Vias de formación de aminoácidos. las etapas que no se producen en el organismo humano se representan con línea disconbnu.a
1\1etabohsmo de los amino.ícidos
Alanlna, glulamato, glutilm1na. aspanato
y asparagina
Todos cscos aminoácidos desempeñan un papel central en el
merabolismo del nitrógeno. La a1mina, el glu<ama<o y el aspanaco son sustratos de las principales aminorransfc:ra.sa.s
que conectan dircccamcncc los an1inoácidos con los cc:co:íci..
dos imermediarios de b glucólisis y el ciclo de Krebs. Por
C"Uo. tienen carácter no esencial. Además.. escas reacciones se
ucüizan en d cacaboUsmo energético de los aminoácidos y la
gluconcogénesis. El glucamaco es e l aminoácido que rclacio·
na los procesos de cransan1inación con la aminación y la
dcsaminación. Por otrJ. parce. el aspart.aco es uno de los d.a..
dores del grupo amino parJ la sÍntGSis de urca.
La glurnmina y la asparagina comparten su condición de
aminoácidos no esenciales por la posibilidad de su formación
a parñr de glutama<o y asparu<o. En cambio, los papeks metabólicos de glmamina y asparagina son muy diferentes.
Como ya se ha mencionado (v. Metabolismo de la gluramina,
ames) , la gluramina desempeña una función principal en el
mernbolismo del amonio. En cambio. la asparagiaa sólo pare·
ce t<'ncr un dcsóno metabólico: su incorporación a p rorcin:t.s.
~-\ continuación se describen de forma resun1ida. las prin..
cipalcs funciones y vias metabólicas de cada uno de estos
aminoácidos.
Alanina
Este aminoácido está rclacion..1.do ~~C"rsiblemcntc con el pi..
rU\'atO por l.t alanina aminocraruferasa. Se puede forn1ar
'3Dlbién en d ca<abolismo dd rrip<ófano. Como se dcullaci
m:ís adelame, fa alanina es liberada a la sangre por las células
de la mucosa intestinal y dd n1úsculo esquelético como con ..
S<:cucncia de su síntesis a panir de ocros aminoácidos. y pue..
de ser caprnda pos«riom1eme por d híg•do para su rr:msÍOr·
mación en glucosa C"n las condjciona fisiológicas pertinen tes.
Glutamato
Además de su papel central c::n el n1crabolismo nitrogi:nado,
el glutamato tiene orras n1uchas funciones. Por una parre. es
un imporcantc:: neurotransmisor, pero. además. su desear·
boxilación origin• d ácido y-aminobuárico (cap. 15, Vi<aminas con función de cocnzimas), que también tiene acñvi ..
dad nc-urorransmisora. aunque- de carácter contrario. Por
orra par<c, d glu rnma<o forma parre del tripépádo glu <aáón
y de los derivados dd ácido fólico. C-0n,•iene recordar, además. que la c.arboxilación de los restos de glutamato en de ...
t<"rminadas proteínas regula su acúvidad. Estas carboxilaci°"'
ncs son especialmente notables en algunas proreinas de la
coagulación y requieren vir.u11ina K (cap. IS. Vitan1inas con
función de cOC'nzin1as).
Glutamina
La función n1ás caracterisúca d'C." la gluramina es la de cran.s..
portar grupos nitrogenados desde los tejidos periféricos, cs..
pccialmcnce el tejido muscular. a l higado~ los cnterocitos, las
cé.lula.s inmuniraria.s y la corteza renal. Por eso. es el aminoá...
8
cido más abundante tanto en c-1 pbsma sanguíneo con10 en
los tejidos. Ya se ha mencionado la función de la glucamina
en la desintoxicación del amonio. Además. en los enc,rocitos
y las células inmunicarias, la. gJucamina puede utilizarse con
fines energéticos o como precursor de bases púricas y pirimj..
clínicas para la sínrcsis de ácidos nucleicos. Otro destino
metabólico imporrance de la glutan1jna es intervenir en la
síntesis de anlinoazúcarc::s. Estos últimos compuestos (gluc<>*
sarnina. galaccosamina. K "'a cetilgalactosan1ina, e1c.) se for·
man a partir de la fructosa y se incorporan a glucoprotclnas
p rmcoglicanos
3, Metabolismo de los hidratos de
carbono). La relacion entre el glutan1ato y la glutan1ina, así
como sus principales destinos n1c1abólicos se esquematizan
en la flgm:a 1-15.
y
«;r·
Aspartato
Este aminoácido está t('lacionado rn-crsibJ,n1entc con el
oxalacecaro por la aspartato aminouansfcrasa. ~-\dcn1ás, in ..
rertienc en la bioslntesis de bases púricas y pirimidiniCIS y
c::n la urrogénesis.
Asparagina
La única función me<abólica bien conocid,¡ de la asparagina
es su incorporación a pro<CÍnas. En algunas de ellas. d grupo
amida de la asparagina se utiliza para la unión a fracciona de
oligosacáridos. En la &gura 1-16 se esquematizan los desti·
nos metabólicos del asparmo y de la asparagina.
Serina, glicina y treonina
Esms t res aminoácidos están incerrelacionados metabólica·
memc. como se describe en la figura 8- 1~,siendo de especial
interés la intcrconvc:rsión entre SC'r ina y glicina.. La enzima
que cara.liza esta CC"acción es la scrina hidroxi metilrransfcras..i
y utiliza como cocnzimas el piridoxal·fosfato y el ácido ci:rrah id rofolico (FH,) Cfl¡. 8 18). Se rma de u na reacción rn"Crsible. La transformación de scrina e n glicina se realiza en la
mitocondria de fa mayoría de los cejidos. n1iencras que el paso
de glicina a scrina se produce sobre todo en c::I citosol de las
células hepáticas y n:-nalc::s. La con,nsión de .sc:rina en glicina
csci acoplada a la rransformación del FH, en N ;-N 1o-meti·
lén-FH-1. Esta úlún1a molécula es la forma cocnzim:itica acti·
va para incorporar fragmC"ntos n1onocarbonados al n üclco de
las pur!nas y para pasar d uracilo a timina (cap. 16, Fola<os.
:icido Eólico y vitan1ina Bl!).
Es incerc:sante desracar que la rotura posc,rior de la n1olé·
cula de glicina está acoplada ran1bién a la formación de
N 5... Ntr mctllC:n-FHt. Esta reacción es igualmente rC\~crsible.
De hecho. la e nzima que la cataliza recibe d nombre de gli·
cin.a sincasa. Sin embargo, parece que d sentido degradari\·o
es el más favorecido en condiciones fis iológicas., porque c:xiY
te una cnzimopatia que afecta concretamente a esta enzima
y que se traduce en la acumulación sanguínea de glicina (h.i.pcrglicinc_mia no cctósica) (cap. 13. Nutrición en los errores
innatos dd metabolismo en c:I niño, tomo V). Como se señaló prcvian1en te (\'. Dcsaminación, antes) , 6 glicina sintasa es
un complejo e nzin1áúco que u tiliza como cocnzimas el piri·
m
J
Bases fisiológicas y bioquúnica.s de la nutñción
Glutamlna
Urea
NH3
(NH)3
Sales amóruacas
Punnas
Pirimidinas
Aminoazücares
Glufamalo
\:'-GASA
Cetoacidos
AminOOcidos
\
Poliglutamato.
Gluta!JOO
«-Cetogtutarato
Gtucosa
noácido es csc-ncial, a l conuario que la serina y la glicina. r
tiene dos posibilidades catabólicas principales. Una de ellas
funciona en la fracción citosólica celular y o rigina propioni}...
CoA y. por lo can ro. succinil-CoA (v. m:ís addame). La otra
vía a de carácter n1itocond riaJ y es m uy similar a la que
rompe la molécula de glicina.. Su funcionamie nto origina
glicina y acctil-CoA. La glicina puede formarse r.unbién a
partir de la colina por desmctllacioncs sucesivas. con10 se
describe en d capículo 9 (Aminoácidos semicscncialcs y de·
rivados de anüno:lcidos de interés nucricional).
La mccabolización dd propionil-CoA no sólo afi:cra a la
degradación de la treonina. sino que consriruye la vía final
de varias rutas cacabóücas. por lo que resulta especialmente
interesante para muchos Jntinoácidos. Consiste en la car...
boxi lación dd propionil-CoA a mccilmalon il-CoA, seguida
de su transformación en succinil-Coi\. La prim<ra reacción
esta cacalizada por la propionil-CoA carboxilasa y requiere
biotina \' ATP (cap.~~· \ 1 itaminas con función de coc-nzi..
mas).
forn1acion e succinil ..CoA está cataJizada por la
mctilmalonil·CoA ntutasa v necesita e l concurso di: la vita..
mina B11 (cap. 16, FolacOS: :icido fólico y viramina 8 0 ). El
p ropionil-CoA puede formarse rambién en la degradación
de los ácidos grasos de número in1par di: átomos de carbono.
aunque en peq ueña cantidad. El succinil ..CoA es un me't a..
bolico dd ciclo de Krcbs que puede convenirse en glucosa.
La conversión dd p ropionil-CoA en succinil-CoA se csque·
maciza en la figura 8-19.
La vía fund:imenra( de la slntc.sis de scrina es a panir de:
un intem1cdiario glucoUrico. el 3 ..fosfoglice rato. a rravés de
rC3cciones de oxid.:ición. cransaminación y pCrdida de fosfa~
to. La dcgrad.:ición de la scrinJ puede producirse por dos
rutas merabolictS q ue confluyen finalmente en c-1 piruvaro.
La primera de ellas conecta con otro intern1cdiar10 glucolítico. el ] ..fosfoglicerato, a t ravés de reacciones que p ueden
considerarse globalmente conto in\'ersas a las de su sínccsis.
faiste rambién la posibilidad directa de formació n de piru\-aro por u na doam inación deshidratante. como se describió
p reviam ente (v. Dcsaminación. antes).
A concinuación, se describen di: fom1a resumida las princi..
pales funcio nes y dc.sónos ntetabólicos di: estos aminoácidos.
L;
Energia
T...,. 1-li. Interrelacione< y destinos metabóli<:os del glutamato y
la glutam1na. GABA: ácido y-aminobutirico.
doxal-fosfato, d NAO y d acido lipoico, por lo que guarda
cieno parecido con las e nzimas que catalizan dcscarboxil.tciones oxidarivas (cap. 5. Vitaminas con funció n de cocn ..
zintas). El cacabolisnto e la glicina por este sistema c-nzin1;i..
tico o rigin.t dióxido de carbono y a.rnoníaco. Esto i:xplica
q ue la glicina pueda ser captada y mcmbolizada por la corte·
za renal. para)d-amente a la gluramina, con fines amoniogé ..
n icos. aunque de forma ctUnrira.rivamc:nte ntucho menor.
Otra posibilidad ca'3bólica de la glicina es su transformación en glioxilaco. Esca vía parece menos importante que la
anterior. Como el glioxilato puede t ransformarse a su ,.cz e n
ox.-tlaco, podría ser d origen de los corrcspondienccs dlculos
rena les.
Además de su formación a partir de la serina, la glicina
puede originarse en d mecabolismo de la trconina. Este ami ...
J
Asparag1na
Serina
NH3
Asparfalo
1~
Urea /
Purmas y pirimid1nas
Oxal.;,,elalo
/\
Gturosa
Energía
filma .. 16 lnterret.m ones y destinos metabólicos del asf>Grla!o y
la asparagina.
Tanto su formación conto su uálización carabólica están conectadas a metaboliros d.c la ,·ía glucolitica: por lo canto.
puede considerarse un amincdcido gluconcogénico impor...
tante. Como se \·erá en el dparrado sigu iente, la sc-rina inrer..
viene en la biosíntcsis de cisn:-ína. Otra posibilidad metabólica es su incorporación a glicerofosfolípidos y csfingolípidos
(cap. 6, Metabolismo lipídico cisulac). Su conversión en gli·
cina se traduce. por otra partc. en una fue n te de grupos monoc.ubonados para la sín tesis de purinas y cimina.
Glicina
Es uno de los aminoácidos con 01.ás funciones fisjológicas.
Por u na parce, a un neurotransmisor de a.rácter inhibidor;
Adanli. se utiliza en la síntesis de numerosos compucscos
nitrogenados: glutarión. e-ratina. porfirinas. purinas y con ...
Metabolismo de los ;im1no.icidos
Treonina -
Prooinil-CcA -
-
8
Succinil-CoA
PLP
2PG
-
-
Senna
L._I
\
(
fH4
N;N¡omeutén-FH.s
FH,
Nsr-10me!llén-FH•
Gli-Oxilato
1
Oxalato
,_.. I · 17. lnterrelaaones metabólicas entre la senna. la glmna y la treon111a. FH.: ácido tetrah1drofótico; 2 PG: 2-P-ghcerato; 3 PG: 3-P·
glicerato; PLP: pindoxal-fosfato.
Tre onina
CH;¡OH
Es un aminoácido esencial. Su mccabolii.ación puC'dc produ ..
cir glicina y acctil.. Co:\ o .. ahc-rnarivamcncc. succinil·CoA.
Por ello, puede considC'rarS(' tan10 gluconcogénico como ce·
cogénico.
En la 6gsra 1 211 se esquematizan las principales interre1.Jcioncs r los dc.scinos metabOlico.s de b serina. la glicina yla
rrconina.
1
CH-NH2
1
COOH
Senna
PLP
T "'"'\
fH4
N5N10-mebJén-FH.a.
Fifon I· IS. Formación de metilen-tetrahidrofóli<o a partir de la
serina. FH.: ácido tetrahidrofóllco; PlP: pindoxal-foslato.
Amínoácidoi azufrados
La mccionina es un an1inoácido csc:ncia.l que puede originar
cistdna en su mc:cabolización. A su VC"Z, la cistcína C'S e l pre..
cursor de la taurina. un compuesto nitrogenado de gran im ...
poruncia nurricional.
La mccionina es d principal donador del grupo meúlo.
Para ello, tiene que convertirse previamente en S..adcnosilmcáonina, en re.acción con el ATP. El grupo metilo de la
jugados de los :icidos biliares. Su dc:gradación puede dar lu -
gar a oxabto. p uede o riginar derivados dd ácido mrahidrofólico con acúvidad mctilanceo producir amoníaco utiliz;ablc
en la corteza renal para la regulación del equilibrio ácido-base. Todas escas vías mccabólica.ssc describen con m:is dcra...
Oc en el capuulo 9 (Aminoácidos scmicscncialcs y dcri\,"<1.dos
de amino.leidos de interés nurricional).
Treonina
Vaflna
MetJonina
lsoleucina
j
cooCH3
CH2
1
CH-C00-
\
ATP
Prop1onJf-CoA
1
CO-S-CoA
CH2
1
CO-S-CoA
ADP +P
Metilmalon1l-CoA
Succ1nir-CcA
F.,,.. 1-19. Forma.ción de succinil-CcAa partir de aminoáados. ADP· adenosindifosfato, ATP_adenosintñfo.sf.ato, Ca-Bu: coenzima Bi:-
m
J
Bases fisiológicas y bioquúnica.s de la nutñción
Porfin nas
Putinas
ere-atina
Glutatión
Con¡ugados. biliares
Foslolípidos
Esfingollpidos
Crsteina
Senna
/
T
/
Pmsvato
Energi.a
Glucnsa
1
G icma
T
J.._;r -~
l
Treonina
007
Punnas-
NH1
Pirimid1nas
flfur. 1-28. Principales destinos metabólicos de la serina. la glicina y la treonina.
S.adenosilmctionina es muy lábil y, por lo tanto, puede
cransfcrirsc a orros compuestos. Una vez rcaliz.ada la mediación. la S.adc:nosilmeáonina queda como S.adcnosHhomocisteína. compuesto csrc último que se hidroliza originando
homocisrc:ina.
La homocisteina puede regenerar la rnt'tionina con el con ..
curso del derivado n1etilado de la \'Íran1ina Bii. Este último
compuesto se forma a partir del :icido mecihecrahidrofólico
(~. Folaros, ácido fólico y vitamina B11) . Otra posibili·
~regenerar la meúonin-:i es la utilización de los sn1pos
mc:ti1o de la bc-raina. como se csrudia con rn.is detalle en el
capirulo 9 (An1inoácidos scn1iescnci1'cs y derivados de ami ..
no3cidos de interés nu1ricion1').
La homocisccína puede también mccaboli:zarsc a cistc.Ína
a tra,·és de la formación de un incern1ecli.ario dcnon1inado
cistacionina, mediante la incorporación de serina. La síntesis
de cisra.áonina se realiza gracias a la acú'1idad de la cisracio.-nina sinrasa con c:I concurso dc-1 piridoxal·fosfaco. A conci ..
nuación, la molécula de ciscacionina es convertida en dsceÍ·
na y ácido a -cccoburírico por la actividad de la ciscaúona.s:a,
c:nzin1a que cambién requjerc piridoxal ..fosfuro. La n1ccaboli...
zación posterior del 3-cido a ..cecobuúrico origina propionil...
CoA. Por su parce. la cistcina puede originar taurina o degra·
darse hasca piru\";tto.
En la fiaun 11-21 se esqucmacizao las vías mectbólicas de
la mcrionina que se acaban de describir. Con10 puede observarse, la homocistcína es un incermediario que puede ser
mctabolizado por dos vías difercnrcs:
En una de ellas, su conversión en mc:tionina, se requiere
el concurso de los derivados. dC" dos ,;caminas: ácido fó(i...
co y viramina 8 1 ~.
• En la otra, su conversión c:n cisceína. se requiere la acción
cocnzimática del pirido-:caJ ..fosfJ.co, derivado de: otra \'Íta~
mina: la piridoxina.
•
Puede dcduci!lie. por lo ramo, que Lt carencia de alguna de
estas vium"""' cspccialmenrc la de ácido fulico, puede dcscn·
cadenar un aumento en bs concentraciones de homocistcina4
Este: aminoácido no protcinogénico tiene carácter accrocrom·
bórico. por lo que su aun1ento en plasma puede." originar pr<>-blcmas c:irdicn'a5Clllarcs Crnp. J6, Fobros. ácido IOlico r vita·
mina B11).
El aun1cnro de la concenrración de: homocisteína c:n san ..
gre puede debcrsc: cambién a un fallo congfnico en la cisca...
tionina sinca.s:a (cap. 23. !'!ucrición en los <."rrorcs innacos del
metabolismo en el niño, romo V). Otra posibilidad de rcac·
ción de la adenosil.rnccionlna es la rrans-fercncia del grupo
aminopropilo. en una rC'accjón en la que se produce cambié:n
una dcscarboxilación. El grupo 3lllinopropilo se utiliza sobre
codo en b síntesis de poliaminas a parcir d<." ornirlna
s. .
fl11. 8 2lJ.
La cisceína es un aminoácido de gran incerés metabólico.
Aparee de ser un precursor de la taurina, forma parte de m°"'
léculas tan importantes como la cocnzirna A o c:l glucatión.
Este cornpuc:sco cumple funciones antioxidantes
l~.
Estrés oxidarivo y mecanismos de d<fensa anrioxi ante •
pero. además. se urUiza en la conjuga.ción de xcnobióticos o
en la formación de lcucorrienos. El glucación pue.d c funcionar. por ocra parce. con10 un mea.nismo de cransporte de
cisccína desde d hígado, principal sede de su formación, hasta las células de pulmón o riñón.
Una característica importance de: la cisrcína es la fucilidad
de su oxidación a cisrina iR¡. 8-.?3). De forma análoga, la
homocistcína se oxida a homociscina4 Por eso, las conccnrra...
cioncs de cistin.a y homociscina wn superiores en sangre a las
de cisccína y homocistcína.
Por otro lado, la acun1ulación de cistina en la orina. pro..
ducida fundamcnralmenre por problemas congénitos de
transporce (cístlnuria), puede craducirsc: en la formación de
cá.lculos renales.
(ca/.
Prolina, arginina e hi.slldina
La prolina y la ;a.rginina son dos aminoácidos no CS<"ncialc:s
que se fom1an a partir del glucamaco y que pueden originar
glucamaco en su mccabolización. También la hisridina. que
c:.s un aminoácido esencial, se: mccaboliza hasr.a gluta.nlato.
1\\etabolismo de los .im1no.-ic.1cfm
....l ...
ATP
8
..
1
O.mtt
e na
::1
SAM
RH
R-CH
SAl1
/
Gluta:Joo
T
C&elna '-...
Coenlll'la A
Attdo ctstrlflSIJlf.nKo
/\
/ \
Suc<1n1l-CoA
Taurina
F..-• l -2t Metabolismo de los amu1oac1dos arufredos. ATP: adenosintnfosfato; B 1 : Vitamina Bu; FH.: áct:do tetrah1drofólico PLP p1ndoxal·
fosfato; SAH S-adenostlhomomle•n•: SAM: S·adenos1lmtt10,.na
Las imerrcl•cíoncs mc1abol1c.u ene re IJ prolinl. '3 lrgint·
na y el glutJlJl.Jto .se csqucn1;atitan en 1.i tj .
J . El nexo
de umon encre los trc. ;unino.ml<» es el scmulJehido glu
támico. Este compuesto se forn\i de m.incr.i rcvcn1blc 2 pJ.r·
H,N.(CH,l..CH-NH,
1
COOH
l-- co.
H '1-CCH
-Mi.
tir del gluramato. Asu \'CZ, el scmialdehido glur.imico puede
transformarse rcvcrsiblemcnrc en pirrolina 5-cJ..CboxiJ.uo
pl.ra conccra.r con la formación o c-.;¡tabol1zación de l.J proli
na Alternaci\"J.mcnrc. el .scmiaJdchido glucinuco puede
cra.nsform.irse de forma ra·crsible por transm1iru.~ion en ornuina. La sintai.s y b degrad,acion de la arg1nin3 csun <oncct.id.u con la omiñna a cra,·é:s del.as reacciono del ci~lo de
u urca. Como se ha considerado ames (v. Ciclo de Li urc•l.
esrc ciclo funciona co d hígado de n»ncra ccrr.:1<b, por lo
que no luy formación ni dcgrad.tcion nctd. de .trgJninL Sin
cmba.rgo. en b mucc>Y. intcstln:.t..I puede s.intctiunc c1truh·
ru. que posteriormente se uansfomu en u-ginin.t en el n
ñOn.
u dcgndxion de b histidilu se produce fund.lmcnt.&I ·
mente en d hígado~· en las cdubs de b p1d. El procao
micnu con b dcsamimción dd .unino.icido w-.acW .i Id x ..
ti>i<hd cnzim.iáa de b hisádasa, con formic1on de ~.iJo
uroc.inico. El proceso termin.& .iqw en loi qucr.1.tínoc1to~
porque d acido urocánico se compon.a: como protector cut.&
neo por su copacid:td pan absorlxT U. radi;&<ioncs ultm·10
leu. En d hígado, d ácido urocinico es hídroltudo ,. Ir.un
'º
co,
H.~
!CH
EsPt:r· 1
a
HS-CH2
SAM
\!e"l-Uoadenosm•
1
CHrS-S-CH¡
ox
CH-NH3• - - •
CO,
H,N-CCH,),-~H~CH
M•lll·
tioacienos1na
1
COO'
1
CH-NH3• CH-NH3•
1
COO'
1
COO'
l,·NH-<CH,),.NH,
C1ste1na
FifUr• 1·21 Síntesis de poLammas SAM S·adenosolmet1onuu1
Ctsbna
Fitur• 1·"3. formación de cislina por oxidación de la c1stef1"1a
m
1
Bases fisiotógícas )' bioquLm1cas de la nutrición
f'tDIJna
GIU!l!mato
[_,]
1¡
Sem1aldehido
cacboxiJatot- - - -
glutcimko
Chruti~
T
~ ¡ ..- J_
Ciclo de la urea
r'IW'lfl l ·U. lnterrelaciones metabólicas entre el glutamato, la pretina y la arginina
formado. en \-arias crapas cnzimáricas, en glurama10. Es
imporlantc dcstaor que la última erapa dcgradaliv.t supone
la formación de un dcrh,.ado activo dc_I ácido lccrahidrofóli...
co: el Ns..formimino-FH1 • utilizable en reacciones biosinlé...
ricas (cip. 16, Folacos, ácido lolico y \'Ítamiou Bd. La hiscidasa hcpacica es una cnzima n1uy regulada.. El aspecto n1ás
nocablc de <'Sta regulación es su inducción por glucagón,
corrisol y cstrógenos. El metabolismo de la hisridin:a se
muestra esquematizado en la flsara 8-H.
El carácrcr esencial de la hisádlna está bien establecido en
la acnulidad. Se sabe que este aminoácido no se puede sinlctiz.ar en el organismo pero. por otra parre, es difícil demos..
erar su deficiencia. Ello se debe a que es un aminoácido muy
abundante en derermin:ada.s pro1einas. como la hemoglobi~
na o la.s proceínas musculares. En el músculo existe, además,
una gran riqueza en dipépridos que condenen hisádina (car...
nosina, anserina) y cuya función no está clara. Por ello, la
falca de hiscidina en la dicca se compensa en parce por la
uciüzación de la lúscidina de escas proccinas y dip<pcidos.
Las funciones mccabólicas principales de la prolina, la ornirina~ ):a arginina y la histidina se describen a continuación.
Prolina
Este aminoácido no parece rcner derivados mer~ihólica ..
men1e activos. Conviene recordar. sin embargo, que es un
aminoácido fundamenra1 en l:i c:scrucrura del colágeno. so-
m ,-....,..
cai
Hfstidina
-~J-1
HistamJoa
Host~NH3
Ácido urocanico
1
J
-~~~
Ac:do giutanuco
1-25. MetaboltSmo de la l11st1dina. FH,: acido tetrahidrofólico.
b rc iodo uas su rransforn1ación posrraduccional en hidro-xiprolina1 con el concurso de 1-a ...·iramina C
Vita..
n1inas con función andoxidance [vitaminas
y ). Ello
podría explicar su papd beneficioso en la curación de hcri-
<ce· ki·
d>S.
Ornitina
Este .iminoácido no es procelnog,énico, pero se utiliza en la
sin tesis de poli.aminas en cobboración con la S.adenosilme..
lionina (v. ;\minoácidos azufrados. antes). Las polian1inas
favoccccn la proliferación cdular.
Arginina
Ademas de su implicación con10 susrrato y rc:gu1ador del ej..
do dc la urca. la arginina se utiliza par.a la sínccsis de la crea..
lina y dd óxido nítrico. La crcalina es una molécul.i que
sin•c para aJmaccnar energía ~cap. 1. Funciones y n1ctabolis..
1
n10 de los nutrientes). E1 óxi o n1crico es una pequeña m<r
lécula de enorme funcionalidad, cuya faceta más incercsance
es su carác1cr vasodilatador. Las funciones merabólicas de la
arginina se csrudian con más dcralle en d ca~írulo 9 (Aminoácidos scmicsencia1cs y deriv'3dos de aminoacidos de ince..
rés nuuicional).
Histid ina
Ya se h-a mencionado el in1eré.s a.náneo dcJ ácido uroc:ínico
p roducido por dcsaminación de la hisádina. La descarboxilación de la histidina en los m.J.stocicos produce una de las
aminas biógc:nas mejor conocidas, la hiscan1ina. in1plicada
básicam~nte en los procesos an-afilácrkos.
Aminoacidos aromáticos
La fcnilalanina es un aminojcido e.scnciaL Su principal vi.a
ntccabólica es la transformación en cirosina, que se lleva a
cabo fundamenralmencc en el hígado n1cdiante un sistema
enzimático (l:i fcn1lalanina hidroxilasa) que utiliza 1euahi..
drobiopccrina como cofucror. L1 cirosina es precursora. a
su \'C'Z, de hormonas tiroideas, cacccolaminas ,. melanina.
La riros.ina puede degradarse carnbién con fines energétlcoo. Esta degradación implica la rocura dd anillo aromácico.
con formación final de fumaraco y acccoaccraco. Por eso, la
fenilaJanina y la tirosina pueden considerarse al nli.smo tiempo
amino:ícidos glucogénicos y cccogénicos lllg. 1-26).
1\\etabolismo de los i1mino.ícidos
fenilalanma
~ahidrobiopterina
1 / Hormonas t.roideas
- ¿_
Tirosma -
!
catec.o·amrnas.
'-.,. Mek>mna
!
!
/~
Fuma.rato
Aceto.acetato
f'fUl'I 8·26. Metabolismo de los aminoácidos aromáticos.
Exiscrn diversos cipos de anomalías genéticas que afcccan
al rnccabolismo de estos aminoácidos~ dcscacando cncrc ellas
la que afi:cca a la cransfum1ación di: fcnilalanina en cirosina
por fallo en la fcnilalanina hidroxibsa (fcnilcctonuria). En d
ca.pirulo 23 (Nurrición en los errores innacos del mccabolis·
mo en d niño) del romo V se describen con deralle las ahe·
raciona mccabólicas corrcspondicnccs a estas cnzin1opaúas.
Aminoácidos ramiticados
Los .tminoácidos \-alin:a. lcuána e isolcucina compancn \".l•
rias ctraccerísticas: su (';SCrucrura química. que conclc.nc un
resto alif:itico ramificado, su car.íccc-r csi:ndal v su cacabofi..
zación encrgérlca preferente en el músculo y' orcos ccjidos
periféricos.
l
PU'
Ácido u~eb:riswaléñco
Acido a-ceto-j>-metil
v-alérico
l
TPP
a -MeblDUtinl-C<lA
FAD
r Hi(l
r
H¡Cl
~Hi(l
l
NAO-
l
l
l
TPP
15cmlenl-CoA
ATl'
I7o
l
Biotina
r Hi(l
HMG-CoA
NAO
NAO
CoA
Propionil.CoA
PU'
Ác.do a~etnisocaproico
TPP
r=
lsobubnl-C<lA
l
Leucina
r
~LP
l
Las dos primer:li etapas de la degradación de estos ami·
noácidos son la cran.santinación y la posterior dcscarboxjJa...
ción oxidaáva de los cccoácidos originados ifls. 8-~l. En
ambos casos se utiliza un misn10 sisccma cnzimácico para los
tres aminoácidos. La actividad de. la uansaminasa de los ami..
noácidos ramificados es muy pequeña m hígado, lo que ex·
plica que C'Sros aminoácidos no se mcrabolicen de furma im·
pomncc en csrc órgano, al conrrario que los demás. En
cambio, las enzimas hepáticas que caralizan la descarboxilación oxidaciva de los cecoácidos corn:-spondicnccs (cap. 15,
\ 1iraminas con función de coc-nzimas) son pJi:namencc acti ..
Yas. Por lo ramo. cxine la posibilidad de que d hígado cata·
balice los cccoácidos libcudos por d músculo y demás tejidos
periféricos. La degradación de los acil-CoA originados cr.i.s las
dos primeras ccapas se produce por rutas meubólicas lógica·
mcnct" discinras en ere sí. pero cxisrcn c.icrtas J.nalogías en las
reacciones cnzimácic.is ucllizadas. Algunas de escas rcaccionc.s
son similares, además. a las que constiruycn Lt P#oxidación de
los ácidos grasos (cap. 6, Metabolismo lipídico tisular).
Como puede observarse en la Bgma a.r, d me<abolismo de
la v.tlina o rigina succinil.. Co1\; el de la isolcucina. succinil·
CoA y acccil-CoA, y d de la leucina. acctil-CoA y acccoaceta·
10. Por dio, b valina puede consideranc glucogénica: la ku·
cina. cccogénica, y la isolcucina. glucogénica y ce1ogénica.
~o se conocen dcrÍ\"J.dos nicrogenados funcionalmcncc
imporcanrcs de los aminoácidos ramificados. Escá claro que
su destino ntcrabólico principal C'S la producción directa o
indirccnt de energía.
No obstante. un me1aboli10 derivado de la lcucina, d
fl-hidroxi· fl-metilbmirato (HMB), producido a partir dd
lsoleucina
Vahna
8
Ac~ til..COA
ATP
Biouna
.---------¡
Acetoacetato
l ª12
Succinit.COA
filJUl'll g...21. Metabolismo de los aminoácidos ramificados. ATP. adeno~ntnfosfato; Br:: VJtam.ina 8 11; CoA: coenz1ma A:; FAD: ftavina adenindinucleótido; ffMGCoA: hidroximelilglutaril coenzima A: NAO: rucotinamida adenindinucle<itido; PLP: piridoxaHosfato; TPP: pirofosfato de bamma.
J
8.asc5 ft~tol~1c·'"') btoqu
m1t:il'
d1• la nu1nc1ón
.á.cido o~cc1oiso..:.;aproico. )C ulilau como supltmcnro nurricioru.l en el deporte en nutrh.:ión tnter.JJ ~hntC.J PJ.f.J dt~
minuir b protcólísis mustula.r
~· .\mino..ic1ll<h scmic·
scncialo ). d<ri"-.idm de .a.mino.K Ol> e interó nurric1on.;al).
Hay q'uc scñ.J.br que l.;a lcu,jn.1 tiene un;a Íun'-1ón rcguli·
dor.a sobre d meubohsmo Je l.u pro1e1n.u que 1fu,rf'.l mu ·
chas de W \US gcnCf'.lfn de rc¡;ulAIOn Jcf mcubofismo pro•
tcico. En estudios LlDto '" ,.,,..,(Orno 111 ,.,,,. se h;a demos
rr.ado que b lcu...:in.J. ntimub b sintcsi• de protcin.u porque
xov<J 1'1 cup;a de íni-.;.ixlon de 1_, tr.idu'"'"ªº" :\dcmll. 1nhi
be t. dcgr.>cbción de protc1n.u • tr.-é. de mcunismos de
rcgul.1ción de t.. •cuv.J.d y t.. tr.uucnpuón de l0> ¡_;cnn un•
ro de t.. ,u, •u<0f.iglc. !Uo>om.ú <Orno t.. Je I• ub1qu1tiru
(ap. - . Síntesis. dcgml.iuón y r<<Amb10 de Lu protcin.u.
romo
Lu .Jtcr.ldoncs Jd mct.bohsmo Je 1... prorcin.u
por li lcucina pueden producin.c t.into a tf2\'C) de l11n-.ultn:.
como por b ínteracc_10n con nutrientes u otm hormonb. Es
posible que t.. kucm.l se• bcnd1c10.. en mdl\ 1duo• con ca
pacidid de sccrclM insulinJ. como lo) pa'-1entc) t..on dlabctcs
ripo 2. pero no lo sea p.lrJ oqucllo> <On d1Jb.."tc> topo 1. de·
pendiente de jnsuhn.i. S1 bien los atuJios en scrc) hum:.no~
con suplrmcntos de lcucin;a p.tr.i pra<rvaro rc•naurar l.t proteína corporal no Oldll '-ompl1.:t..tmcntc c~Ltrccido1, los es
rudios en animaJcs sugieren un bcnellt..io potcnc1JI. Serán
necesarios m.i.s estud ios q ue .ln.ilit.cn 1:. <.omplcjJ rek1ción
del genotipo r (.., modillc•cioncs cp1gcncric.u del genoma
en rcspucs1a .1. nutrientes p.i.r.1 un ntejor conocin1icnto J e la.
rcgubción del metJbolumo Je Lu prottÍn».
r
(}Jp. .
Fcnn:lqumtROiRi
m.
3-l1.droXlanu~n1Lato
1
-1
Át.Kfo nteot ntco
Ácido a·C.etoad·pico
Ace!OaCE!il-CoA
rrt¡J1 .. tan11)
B uiptOfano
•
~·
l.1. lisana son Jru .un1no..icid<» cscnci3fcs de
consrirucion qu1m1c.i mu'· d1feKnte pero que coinciden en
su degrad.ición en un met.1bohco c.::omUn. el .1~1do a~ccto.idí~
pico.
la dc¡;r.td><íon del tnprof:ino se csqucm•riu en b 1 p ra ~ . Es dcst:tcablc que se tr.tu de un• vfa cu2bólia muy
rc¡;uLld.i. Por uro panc. t.. pnmc~ enllm•. t. tnptofano
oxigcn.is;o. o inducid.. por cortuol en el h1g..lo ...\dcm:is. b
pn::scocii de ant1d.: uio sufi1..acnta Je este Jmíno..1.c1do pro-rcg.e ~ U enl.lDlJ de su c:kgr;ad.h.:.10n. Otro), ,¡,'f>C.C'°' intcrc ..
s.uncs son que p;one de t. molccuLl Jd triprofano ~rigin>
almin.i y que CXÜlc uru \"LJ. >ecund.ari.1 que llC'\'<1 :i U fornu
cion de .K-ido DKOUDKo (c;e;JJ· \ 'it.anun.u '"º"función de
cocnzun,¡s), Fin.Jmemc. e p
ucto fin.J de e<t>
dc¡;n·
ditfra es d accto.cctil ·Co.\. O...lo que b mc1>bol1L1ción del
triptóf.mo ong¡n.i ~miru y ;i,lct0.11...cul Co..\, nrc am•noici ..
do puede coosidcr.anc '1 IJ: \·cz glu'"ogén1'-o )º 1,,.c1ogCn1co.
Aunque clUiltu;¡u\·.uncntc mlk.ho menos 1mponanre.
existe OU2 \U meubólica p.lr.I el tript<ÍÍJnO que Oflg11u b
produccion de dos dcmadm Je gr>n 1mpon•ncia fl,iolói.;1
ca; la scrotonim ,. [J n1cl:uon1n.i
La scrotoniru
es un ncurouans~i.sor que, entn: ocr.is funcione.'\, C"St:i impli·
cado en la regulacion del apctuo y cuy• '-fi,minucíón en el
cerebro csú ;u.ocíad.t con pérdicb de mcmori~a ~· depresión
que se .acon1pañ;a de deterioro cogn111vo. Cu.indo los nlvclc31
de scrotonina disn1inuycn. se n1~nif'lc>f,ln angus1i:t, rr1.11rc1..1.,
falta de sueño. cnf.ado y dcprc51Ón. Por el contr.Jrio, los niveles c1cvados n1a.ntienen el ·lflCtÍtO \:oncrolaJo y~ asoci:tn a
fiqun 11-?
Catabolismo det lnplcifaoo PLP: p ndoxoal-foslato
un:a sensación general de saciedad '"' bicncslJ.r. U suplcmcn
rxiOn con criptófuno. por d concr.irio. tiene eÍccl~ posiri
\'OS en b 2rcnción y b mt"fllori.l. U mcbtonín.;a o b hormo-na de la glándula pincal "es el princip.ú regulador dd ritmo
,-u
Melat0111na
F•r• l · lt Formación de serotonin.a y melatonrna a partir de tnp·
tófano. CoA. coenzima A:. PLP: piridoxal-fosfalo. SAH S·adenos•lho·
mo.cisteína; SAM: S·adeno-silmetionina.
1\ tet.tbolismo de los aminoácidos
circ.adiano. La producción de mchconina durante el ciclo
luz-oscuridad es potente: en los individuos jóvenes, pero se
deteriora con la edad, lo que sugiere una asociación penen ..
cial cnrrc la pérdida de melaronina y los signos de cnvejcci ..
miento. Por ello se ha atribuido a la melaconina cierta capa·
cidad para rccrasar el envcjccimicnco~ Rcciencemence se ha
dcscrico que el criptófano y sus meubolicos influy~n en la
ren1odelación ósea. El rripcófu.no es un precursor de seroconina. melaconina, quinurcnina y niacina4 Se han obscí\"ado
cambios en los nive:lcs de rriptófano en cnfcrmt:dadcs meca·
bólicas ÓS<3.S, y algunos crabajos indican que d criptófano
desempeña un papel en la diferenciación osteoblásáca. La
scroconina pucd.t' ejercer ::fcctos difcrcnccs en los huesos: la
scroconina intestinal inhibe la formación de hueso, miencras
que la scroconina cerebral mc¡ora Lt formación de hueso y
disminu\·e la resorción Ósea.. La mclaronina aumenta la dife ..
renciaciJn de las células madn: mcscnquimacosas humanas a
líneas celulares osteoblásácas. Los n:sultados de la acción de
la n1d-aconina sobre el hueso son anabólicos y anarrcsorti..
vos. También la quinurcnina y sus dcrh"ados ~jercen cfCccos
sobre la rernodcl-ación Ósea: eJ conocimic-nto exacto de la ac·
ción de los mccabolicos de cripcófano en los hu=s puede
ayudar a con1prender el complicado mecanismo deJ melabo-lismo óseo, lo cual, a su vez. puede dar lugar a la búsqueda
de un nuevo crar:unic:nto eficaz para las enfermedades óseas.
La degradación de la lisina se esquemaciza en la Ggvra 8-30. Los dos grupos nurogcnados de esce aminoácido
son cransfCridos al a ..cccoglutaraco, aunque por n1ecanisn1os
difcremes, en la vía dcgradaci\"a principal que se realiza en d
hígado. En los cejidos cxcrahcpáticos, sin embargo. uno de
los grupos nitrogenados es separado como amoníaco por la
lisina oxidasa. Finalmente, el esqueleto carbonado de la lisi...
Camrt1na
Ac1do a-ammoadlpcco
a-Celoglutarato
~ PLP
Glutarnato
Ácido a.-cetoadfp1co
Acetoacebl·Coa
...... &-38. Metabolismo de la usina CoA: ccenzuna A; FAO: llavina
adenindln-ucteótido; NAO·: nicotinamida a-denindlnucleótido; NADPH:
nicotinamida adenindinucleótido-fosfato reducido; PLP· pindoxal·
fosfalo.
8
na origina :aceroacC'tiJ..CoA. por lo que este aminoácido puc·
de consid.:rarsc c.:togénico.
Es interesante S<ñalar que la lisina. de manera análoga a la
prolin-a. se incorpora a la csrrucrura del colágeno y cun1ple un
papel fundamencal <"n la consistencia de esta proccína eras su
conversión c-n hidroxilisina con el concurso de la \•ican1in:a C
~i)pEI 4, Vitan1inas con función anáoxidantC' [viraminas y
. ncrc: los derivados nicrogenado.s de la lisina. el más ince...
rcsant.:. sin duda. es la camicina, compuesto fundan1encal
para la cmr•da de los ácidos gr.isos do cadena larga en las
mitocondrias (cap. 6, Mccabolismo lipídico tisular).
e
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
EN LOS DISTINTOS TEJIDOS
C.On10 se: ha descrito e-n apartados anteriores. el mc:tabolismo
de los an1inoácidos presenta clar.-l.S diferencias en los disón ...
cos cejidos. A conrinuaciOn se rcsun1en las ruc.as metabólicas
mis características de los principales ó rganos y tejidos.
Metabolismo de los aminoacidos en el enterocito
Los amincxícidos que llegan al enterociro pueden seguir vari.as
vÍ:as mc:tabólicas-1 cnrrc: las qu.: dcstJcan su utilización para la
slnccsis de proa:ínas de- la n1ucosa, in1ercambios cncrc cu~.
consumo cncrgécico y liberación a la sangre porcal.
Los entcrocitns ucilizan hast.l un 1O 0 o de los aminoáci·
dos absorbidos en la sinte.sis de proteínas de secreción (p. ej .•
apopro1cínas. como se describe en el
~1etaholismo de
las lipoprocdnas), proteínas celulares e recambio y protCÍ·
nas dcsúnadas al rcomplaw de las células perdidas por descamación. los aminoácidos lun1inales son imprescindibles
para los enceroci1os. De hecho. al cesar este apone. por
ejen1plo, durante la nurñción paR'Iltcral coca!. se produce la
arrolla de escas células.
Las células de la mucosa rcaLiz:m cambién algunas cransforrnacioncs en los amino:ícidos absorbidos. espccialmcn1e la
crans.w1inaciOn del aspanaco y del gluc.ama10. Con10 con.se..
cuencia de e.llo. la sangre porcal no conciene c;1nridada im..
pon.antes de estos aminoác:idos sino de s.u producto metabólico nitrogenado. que es la alanina. Se cree que cs1as
transformaciones lic-nen por objeco evitar ha. posible coxicídad
de los aminoácidos dicarboxílicos sobr<" el sistema nervioso
central. Efccrivarnc-n1e, canco d aspartaco como c.I gluc.rmro
son cóxicos para la región hipotalárnica de la rata y d racón,
aunque esca coxicidad no h:a sido dc,m osuada en los prinu1e.s.
También la glucamina es mccabolizada en las células de la
mucosa. Se: apro\""Ccha así su esqueleto carbonado con fines
energéticos y su nitrógcno an1ídico en la sínccsis de bases
púricas4 Esta \'Ía mecabólica es muy acáva en csce cejido. que
ci<ne una gran capacidad de proliferación para compensar
las pérdidas por descamación. La glmamina no procede sólo
de la absorción, sino que es también c.xrraída del plasn1a
(hasca un 25 °o del toC2I). En la fleura 1-31 se csquemacizan
las vías mecabólicas caractcrísácas de: las células de la mucosa
inccstinal dc:scritas.
B mccaboli.smo p roteico del cn1crocilo, al conuario que
d del lúgado )' d del músculo, no csrá sujcco a conrrol hormona l.
ca¡. ).
m
J
8.asc5 ft~tol~1c·'"') btoqu
m1t:il'
d1• la nu1nc1ón
ramific.tdos (\-alina, lcuciiu. e isoleucina) no son c.it;i.boli ~
zados de furma imponame en el hígado. que carece pr._.
tic.tmcnrc de las rnnsami.n.ua.s que inicim su pr~C"W.l
dcitradalivo. En carobio. CS<os aminoocidos se meuboh ·
~ de fomu 2CÜ\"2 en d mllsculo.
• l:lilizatsc para sint:etizar glucosa, cuando b dícu careza
de suficientes hidratos de carbono.
Me11bot1smo de 1os ammoacielos en el musculo
WMEH
INTEST1'<Al
ENTUIOl;ITO
Metahol •m n.. In~ 1mmoa•
El h1gado dcscmpcñ• un p•pcl fundamenul en el nmabolis
mo nitrogmado. Los amino.ic1J0> que llc~n por la 'ena
poru pueden scgwr alguna de c>ta>
,.¡.,
U apcxión muscular de aminoácidos v su utdiu~1Ón en U.
únrcs.is de procclnas es csrimubd.J por l.t insuJjn;¡, micnLr.u
que los glucoconicoidcs cicncn cfi:aos opun<o>. Dopué. Je
b mgcsrión de alimemo, por lo unto. prcdonun.m b cipU•
cion ~·utilización de Jos amino.kidos par.1 I;¡ procco)intc)ll.
micntr.IS que en los períodos intcrdigcstivos ~· en el J.~'Uno
predomina b liberación de aminoácidos con fino glu'-onco
génicos Como '"' se ha mencionado (v. :\bniN. i;luumito,
sfuumina, ~'ºy aspar>gina. anees). b al.uiiw;.. d pnn<1
pal aminoácido ¡;luconcogénico. El oñscn nnocul.u de e-te
aminOOcido no arañe sólo al que- se encuentra inkiillmcntc en b.s
proteínas risularcs, sino que induyt' además su formxión ,¡ pM·
• Pas.tr a la ci.rculaclón 5istcmicJ. por ka vtn3 supr.ihcp.iríca
sin mctaboliz..Jcion.
• Originar péplidos. pro<cinas y otros <lcriv2dos mcrabóll
cos nitrogenados. como purinJ.> y pirimiJinils, port1rin.is.
J.minoJ.Jcoholc). etc. Algunos de C)toi conlpucsto'i, fun
damentalmcntc cicrt.u protcín.ts. ser.in luego l1bcrad:15 a
la circulación. como U J.lbU1n1n.l ,.. dcnl.ás prorelna~ pk•s·
m3rics.
Cuaboliz;¡rsc para producir cncrgia. Como <e !u consa·
der-.1do anteriormente. este desuno Wlo a 1n1porrJnre
cu•ndo el apone de protean., de La J1c1J es eln.. do. Por
orn panc. como tJ.mb1cn ic h.i scn.1laJo. l<K .Jmtno:icidos
m .,.....
rlr de piruva10 mcdiamc la rransli:rcnci• del grupo amino Je
omis aminoácidos. sobre rodo de los r.mi6cados ll
l •.
El pirU\'1lO puede provenir de la glucólísís. Como I• gluCOS3 procede, a su ''C"Z, de la a.bnin.t a tra"és de la gluconco
génesis hepática. se puede csta.bleccr un ciclo intcru.su).1_r
•glucosa-alanin,. · flg. 8-34 .
Otro an1inoácido liberado por el musculo e> 101 gluc.1m1
n;i. que se origina por \'Ías similares .t l.i.s dC'.S(.:rtl.lS pdr.1 l.J
•lanina. Gran parre de la gluramin• es cap"1da por¡..., eélul.,
de la nlucosa intestinal, como '\o'J. .se hJ. mcncion;1do. Alh K
cransforma 6nalmcmc en alaoi;,.i. que puede alcanur el h1
gado para ser u rilizada como suscn.to gluconeogcru~o.
Pnxeinas
HIGADO
GI"'°"'
'---- - - -- - - - - - - --
Am1nooeldoo
1·32 Metabolismo de los am
no.le~ en el hlgado.
Urea
1\ tet.tbolismo de los aminoácidos
lsofeuc1na
Yallna
Cetoaadoo - - - Ene<gia
X
>-<
a-Cetoglulata!o
Glutamato
Alanina
1
Pnuvato
NH3
l .
Glutamina
¡
'""'" 1-33. Metabolismo de los aminoácidos en el músculo.
Ocra gran parte de la glur.tmina pbsmicica puede ser me·
cabolizada por la corteza renal. En cscc ccrritorio cisular, el
esqueleto ca rbonado de la glucan1inasc cra.nsforma en gluco...
.sa, mien tras q ue los grupos nitrogenados se excretan como
sales .tmónicas. contribuy<'ndo a la norrnaJización de:I cquili·
brio ácido.. basc. Por lo canco, Ja g.luconcogéncsis renal y. por
consiguiente, la captación dc glucamlna por este cejido son
proc<'sos q ue suceden e n condiciones de acidosis metabólica,
como en d ayuno o la dialxres (v. Metabolismo de la glu ram ina, anees; 6.g. o--U) .
Metabolismo de los iilminoácldos
en el sistema nervioso
Las neuronas utili1.an los aminoácidos. sobre codo por sus
funciones ncurorransm isoras. El a n1inoácído quc se capra en
mayor cancidad cs. lógic.ta1entC', el gluurnaco. dcbido a sus
propias funciones y a las de sus derh"ados. el ácido v·aminobuárico y la glutamina. La fo rm:tción de <Sle úJtin10 a mi..
noácido l icne gran relc:\-ancia porquc supone la caplación
dc:I amoniaco que se fo rma e n las células ncn;osas y que l!'S
cspccialmcnte cóxico para ellas.
Como ocurre en codos los tejidos, los aminoácidos son
captados por las células mediante la ucílizació n de n1ecanis..
PlfUn 11-SI. Ciclo glucosa·alanina.
8
mos de uansporce q ue presentan la pc:culiaridad de que son
cornparridos por grupos de aminoácidos. PJ.ra el siscema
nervioso ccnc.ral es cspcc:ialmcntc interesante el hecho de
q ue los aminoácidos aromáricos y los ramificados compar·
can el m ismo siscema de transporcc. Cuando existe insufi...
ciencia hepática. los a m inoácidos aromáticos no se mec~1bo­
liz.an en cl hígildo-. mienrras que los aminoácidos ran1ificados
se melaboliz.an adccuadan1en te e n cl músculo. En escas con ..
d icioncs, la encrada de los aminoácidos aromáticos al cere·
bro está facilicada por la fu.h a de competencia con los rami·
ficados, y se fu,·orecc la formació n de los derivados activos
de los an1inoácidos 2ron1áricos. algunos de los cuales son
responsables de la e ncefaloparia correspond iente. Ello ex·
p lica la con\•c-nicncia de ucilizar d ictas ricas en a minoácidos
ram ificados y pobres en aromáticos en estas condiciones
(cap. 50. Nurricion e n las enfermedades hepacobiliarcs.
COn "IO V).
INTERRELACIONES TISULARES. AMINOÁCIDOS
PLASMÁT'C:OS
B aminogran1a plasmático es eJ rcsulrado de u na red com ..
plcja de interacciones encrc los tejidos. q ue incluye fcnómc ...
nos de liberacion y de capración ásular. De hecho, la avida
cisuJar por los aminoácidos explica q ue su conc.cnrraciOn
plasnútica global (2 mmoll sea 1Oveces menor que la tisular
(20 mmol). Además, la composicion plasmácica es muy
constante, a pes.ar de los ingresos discon cinuos que caractcri ...
zan n uestra forn1a de alimen tación.
La composicion dd aminograma plasmat ieo puede afee·
carsc. no obslance. por las cond iciones dieréticas. Así. las in ..
gcscas cln-adas de hidracos de carbono hacen aumcnra.r la
captación de los aminoácidos por el músculo a rravés de la
liberación de insul ina.. Por oua parce. las carencias diecécicas
cn aminoácidos esenciales pueden reflejarse en cl aminogra..
ma. No obscantc, los c.scados de malnutrición proccica se
valoran mejor con otros d.acos analiáco.s. con10 los valores
plasm.idcos de albúmina, prca1búmina o transfcrrina.
Un indicador incercsante del cacabolisn10 p roteico mus..
cu br es la dccerminación de 3 ... mctilhisridina en orina. Este
am inoácido a- caracrcrisrico de las p roteínas miofibri.lan:-.s.
Sc o rigina por mctilación de Lt histidina previamente incor..
porada a la cadena pcprídica. Una'°'' hidrolrzada la procdna
corrt'Spondic.nte, la ;.,J .. mctilhisridina no es rcucilizable y se
m
J
B;ises fisiológicas ). bioquinucas de la nutñción
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
HfGADO
'
Aminoacioos
Alanina
Alanina
INTESTINO
Glu'tam in.a
l
NH4·
Glutamina
Aminoacidos
rarn rfica:d:36
¡
•
MÜSCULO
f,._. 1·36. Priru:ipates movimientos intertis:ulares de los aminoácidos tras la digesttón (ünea
excreta en su coralidacl Esco explica fa uálidad de realizar la
dcccnninación sis1cmádca de cscc aminoácido c:n la orin-a de
pacientes son1ccidos a nuuición parcnccral cocaL
g
átScontinua~ y durante
el ayuno (linea co.nbn1.JaJ.
En la fla""' 8 -35 se iluman los principales movimientos
inccrtisularc:s de los antlnoácidos eras la digcsúón r en las
crapas de ayuno.
RESUt~E'I
• Existen muchas sustancias nitro9enadas en el organr.s.mo.
todas las cuales. con ta excepción de los c.ompues{os vita-
miniccs. derivan meta-bóticamente de lDs aminoácidos. Alqunas de estas sustancias. como. por ejemplo. las purinas
o la cobna. pueden se-r aportadas por la alimentación. pero
existe la capacidad de síntesis endógena. fundamentalmente en el hígado. Por- lo que se refiere a los aminoácidos,
deben ser aportados globalmente por ta dieta en cantidad
suficiente. Aunque muchos de ellos pueden síntetizarse en
el organismo a partir de al9unos metabotitos de-tos azúcares. requieren el apone de nitrógeno, que sólo puede provenir de los .otros aminoácidos que ingresan con la alimentación.
El principal destino metabótico de los aminoá~idos es su
incorporación a proteínas. péptidos y demás sustancias nitrogenadas. Sin embargo, cuando la ingesta ps:oteica es
elevada. los amino.ácidos pueden utilizarse también como
sustratos energéticos o glucon.eogénicos. En estos casos.
e\ rutrógeno aminoacidico origina amoníaco, que es tóxico
para el organismo. la vea fundamental para elimjnar este
amonia<o es su transformación en urea por el higado y su
postenor excreción renal. Existe tambifn una via metabólica adicional de excreción, que consiste en la formación de
sales amónicas por la coneza renal. Esta Ultima vía metabólica se utiliza sobre todo cuando existen condlciones de
acidosis metabólica fayuno, diabetes. etcJ
• Ex!Sten nueve ammoáados claramerne esenciale,s : le-ucina,
vatina. tsoleuana. treonina. metionina. triptófano, tisina, fe n1latanina e hisltdina. Ninguno de ellos puede ser ~intetiza­
do por el organismo y tlenen que ser aporta-dos por la dieta.
Un caso especial es el de ta cistelna yla tiro~na. q.ue pueden
farmarse, respectivamente. a partir de meuonina y de fenilatanina.. que son esenciale-s; sin embargo. en algunos casos. especialmente en niños prematuros, su formación podria ser deficiente por inmadurez de las enzimas implicadas..
• En cuanto a la arginina, aunque se puede formar en grandes canudades en el c1clo de ta urea, su destino mas importante es degradarse a omitina. Por ello, puede ser interesante la suplementacíón con argfnina en determinadas
srtuaciones metabólicas. A todos estos aminoál:1dos (cisteina, tirosina y arqininal s.e los denomina aminoácido-s semiesiencJales o condicionalmente esenciales. También podrian incluirse en este grupo otros amjnoácidos, como la
glutamina. por sus imponantes funciones fisiológicas.
El metabolismo de los aminoácidos es bastante diferente
en los d¡stinto-s tejidos y órgan-os. la mayoría de los amino.ácidos se metabolizan en el hígado, con la excepción de
los aminoácidos ramificados, que son utilizados por el
músculo y los tejidos periféricos. Aunque hay un gran intercambio de aminoácidos entre los lejidos, el aminograma
plasmático es bastante estable en ausencia de graves alteraciones metabólicas.
1\\etabolismo de los i1mino.ícidos
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L1 1 l• edición tic este trJ.udo. ;al igcul que sus prcdcceso~s, proporcion;a un (C'XIO de referencia completo escrito por- apcnm en
,ius campos. que incluye :aspectos bioquimícos b.isicos y el p.ipd de
b. n urrición en l.t p~~nOOn y el tr.itJ.miC"nto de cnltrmeduks.
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Como indica su urnlo. se uatl de un ccxto dt"dicado cspccífic.uncn1c :al estudio de Lu \ºW meubólic.u. con sw numcros.u interconexiones y .sus impliocionn flsiológic.is
S.!.~IEZ.-~lEDIN.\ F. VAR:G.\S Mt. Bioquímica cstroctural y mc'labólica, 2• ed. Gr.a.nada: Editorial Ticnica AVJCA1'(, 2015.
libro de bioqutrnic..l que ptC'SmU un;a visión .tmplU. y prc-ci.u de l.u
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Hcalth Scicnccs, 20 IJ,
Tr.ar.tdo de múltiples .tutores quc cnudi.. l.J. cnru.:tura r Lu propiedades de los nuuicn u:s, su digestión, ~rción ~· mcubolis:mo y los
J.Sp«tos concn-tos e ntre dit""r;.t y cnfermnbd. EJ mn;,iboli..smo de lm
amino.ácidos csci descrito con gr.tn dc:ulJc..
m
9
A minoácidos sen1iesenciales
y derivados de an1inoácidos
de interés nutricional
Á. Gil Hernández \ F. S<inchez de Medina Contreras
•
•
fil
Entender el ~•sn 1hc.ido del cuntt"J)IO de nuu-icntf'S cond1c1on..1lmen1e esenciales, referido
espec1.ilmmtc ;s b .:im1no..x1dc:» ~·<u .. cft:.,l\:idoo.
Comprender el cooccpto de .im1no.tt1do-. funcionales.
Conocer las cond1c1ont..., f1\10lógica~ y patológicas en la(i que se necesitan estos compuestos
en cantidades !tUpt'ílOfl'\ J l~ls f>O~ll"»l1d.1cft-"'i b1cx1nttticas
Conocer las \'Íd5 mci.1bóf1cas de lcx t"1m1no.;\cidos condicionalmente esencia.les que justifican
su inlere-. fisiolc)J.;ico
Relacionar d1ch..1.s vias m('IJbóltc,1 .. con las iuncioncs biológicas y las aplicaciones cJínic.u
potenciall>s
Identificar los .im1noocid<K .,;ond1c1onalmcn1e ~enciales y los derivados de aminoácidos
íundomeot.1lt.~ ~rtt I~ rt'C:1t-•n n.1c1dcx, ~pt"Ci.1lmentc para los prematuros_
Conocer los am1no.icicl<K cond1c1onalmente ~CLJI~ )' los deri\ados metabólicos
de tlminOOcidos qU<• <'Jl'l't.t.'11 íunc1ont"'"o 1nmunnmoduladoras_
Identificar IO!t tlm1no.1cidcx cond1c1onalmcn1~ ewnc:iale5 y los dem.ados de amino.leidos
que e¡ercen func1oot.~ 11~fOIQRK ª"' 1mpun..1nre-s rn condiciones Cclt.ibólica.s. cancer, eniermedold
card10\ascular ). olrO' proc. ~ p.11ológ1i1.:.o-.
CONTEN IDO
Tauril\a
lirosrn.i
AM!NOACIOOS CONDK IONAl.Mfllo'Tf
fSl'NCIAU S
DfKI\~ Df
.\MINC>ACJD(H Ol IKTRll
-\r¡:Jm,...
NUTKKION.U
C1sta0o1
C.amitin.a
Ghcuw
Glutam1n.i
Prohna
Colina
¡l-Hidroxi..¡Hnetilbutirato
Polla.minas
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
INTRODUCCIÓN
La concepción cl:isica de la clasificación nutricion31 de los
aminoácidos di'\idc a éstos en dos categorías: indispensables
o esenciales y dispensa.bles o no esenciales. Los nueve a111i·
11oáridos i11dispt1wbles (histidina. isolcucina, lcucina. lisina,
mctionina. fenilalanina. rreonina, triptófano y valina) con,s...
riruycn un grupo cuyo esqueleto carbonado no puede ser
sintetizado a partir de moléculas sin1plc:s por los seres huma~
nos y.. por Jo tanto. deben pro\•cerse con la dicta. Aunque la
clasificación nurricional clásica de los aminoácidos se ha
mantenido. la definición de anlinoácido dispensable se ha
abandonado confom1e se ha ido d isponiendo de más inÍOr·
mación sobre el mec:ibolisn10 intermediario y las caractc:rís..
ricas nurricionales de estos compuestos. En 1987, Laidla'v y
Kopplc dividieron los aminoácidos dispensables en dos ch·
ses: dispensables verdaderos ~· condicionalmente dispensa..
bles o rondicionaln1e11te esmciales. Sólo cinco an1inoácidos se
consideran realmente dispensables (alanina. jcido aspánico.
asparagina. ácido glut:único y scrina) ya que pueden ser sin·
tecii:ados a panir de otros aminoácidos o de metaboHtos
nirrogenados en cantidades suAcientc:s en cualquier cir,uns..
rancia fisiológica o patológica. Otros seis aminoácidos pro·
teinogénicos {arginina. cisteina, glicina, glutan1ina, p rolina
y tirosina) se consideran condiciorulmc-nte indispensables o
1t111jne11rJn!t1, ya que pueden sinteúzarsc a partir de otros
aminoácidos pero su forn1ación csci Jimirada en dctermin3..
das circunstanchts Asiológic.tS o fisiopatológicas. No obstan·
re, en el recién nacido. se ha sugerido que solamente la alanj....
na. el aspa.nato, el giucamato y b scrina son vcrd:adcr:unente
dispensables. Además de los aminoácidos proccinogénicos
condicionalmc.nce esenciales. hay otro amino:icido no protei ...
nogénico azufrado. la taurina. que se considera scmic.scncial.
en panicular para el recién nacido prcmaruro y en algunas
enfermedades hepáticas.
La disrinc,i ón enrre an1in oácido esencial y condicional..
mente esencia) o scn1icscncial no deja de sc:r confusa4 Así.
todos los aminoácidos que requieren para su sínccsis cndógc...
na cadenas carbonadas preformadas y grupos suscirnyences
derivados d~ otros an1inoácidos pueden incluirse en la carc...
goría de aminoácidos .scmicscnci.alcs. La glicina. la .scrina y la
cisteina son en este sentido aminoácidos inrerdepcndicntcs y
una disminución en el suministro de uno de ellos puede H..
mirar la capacidad de síntesis de los ocros. De hecho. acruaJ ...
mente se conoce q ue existe un requer imicn10 de nirrógc:no
como grupo a . .amino en forma de gluramaco, alanina y as~
parra.ro. Desde un punto de vis1a práctico, las proteínas de la
dicta deben suminisc:rar cancidade.s adecuadas de aminoáci~
dos indispensables. de aminoácidos dispensables y de ami·
noácidos (Ondicionalmenre indispensables, de manera que
se .sarisfagan tanto las necesidades de nitrógeno toral como
las de los aminoácidos cspedllcos.
Con independencia dd papel de los aminoácidos como
elemencos esrrucruralcs de las proccinas y p<pcidos. algunos
aminoácidos regulan vías met:Jbólicas clave necesarias para
el crecimiento, el desarrollo, b reproducción y la inmuni ...
dad. .'\ cscos aminoácidos se los denomina firntio11aks e in ...
duycn dos aminoácidos cscncialts (leucina y rripcófano) y
cuarro aminoácidos condicionalmen te csc-ncialc:s (arginina,
cisteína. glutamina y prolina). La suplcmentación clictéñca
con uno o más de estos aminoácidos p uede ser beneficiosa
para mejorar determinados problemas de salud en \-arios a ..
cadios de b vida, por ejemplo, la restricción fecal del crcci·
mirom, la morbilidad y la morralidad neonacalcs, la disfunción incc:srinal asociada con e] destete. la obcsid-ad. l.a diabetes.
b enfermedad cardJo, .scular. el síndrome mcrabólico y la
infertilidad. Asintismo, la suplcrncnración a la dicta puede
opcimizar la eficiencia de l-as rransformacioncs ntc-rabólicas.
aum-cn cmdo cl crccimicnro muscular y la producción de leche y disminuyendo la deposición de grasa y la adiposidad.
El término • condicionalmente esencia) .. , aplicado inicial ..
mente a los aminoácidos. se utiliza de forma generalizada
para otros nutrientes. Así. un nutriente condicionalmente
esencia) es un compucsro producido usualmente en canáda..
des adecuadas por sinrcsis endógena pero que se requiere de
form-a cxógena en dc:rc-rn1inadas circunscancias. Algunos de..
rivados de- J.minoácidos con10 la camión.a. la colina. el hi..
d roximctilbutirato y las polianiinas tienen r.unbié-n d cacle..
ter de con1puc.scos condicionalmen te esenciales. Asimismo,
los nuclcótidos de la dicta se considcr.in compuestos scmie...
scncialcs porque algunos tejidos de cipido crccimicnro,
como el in1cscino, la n1édub Ósea y los linfocicos, urilizan
preferen1c:n1ente bases púricas y pirimidinicas preformadas
para la síntesis de ácidos nucleicos. Las fu nciones biológicas
de los nuclcótidos de 13 dicta se consideran en d capírulo 1O
(l\ lccabolismo de los nuelcó<idos). Por orra pane, d inosicol
es un derivado glucídico que puede cencr una función con...
dicionaJn1entc esencial para el recién nacido prematuro. Por
lo que se refiere a los compucscos lipídicos. los ácidos grasos
poliinsamrados de cadena larga. derh-.dos de los ;Ícidos grasos csencialo,. pueden .ser también nurrienccs condicional..
n1c-nre esenciales para los recién nacidos. en particular para
los recién nacidos precérmino, asi con10 para las mujeres
gestantes y. muy probablc::n1cnrc, para codos los seres hun1a·
nos en cualquier período. Las funciones biológicas y nucricionalcs de los ácidos grasos esenciales y de sus deri\-ados de
cadena larga se cscudian en d capírulo 7 (Funciones y mccabolismo de los ácidos grasos esenciales y de sus deriv:ldos
acth·os). El presente capirulo se Hn1ita aJ estudio de los ami..
nOOcidos sen1iesencialcs y de algunos dc::riYados de aniinoáddos de in1erés nutricion.aL
0
'MINOAClOOS CONOICIONA.LMENTE
ESENCIALES
La tabl.. 9 l mucscra los aminoácidos considerados indis·
pensables, dispensables y condicionalmcnce indispensables,
y la tabla '>-2, los prcrucsorcs de cscos últimos.
Arginimi
La discusión sobre la c:scnciafidad de la arginin.a es ran antigua como el concepto de an1inoácido esencial. Hace ya mucho cicn1po que se admitió que los requerimientos de este
aminoácido pueden alterarse c-n ciertas enfcrmcdadc.s. Así.
en algu nos defectos cong¿nicos de enzimas del ciclo de la
u rca. la a rginina es u n aminoácido esencial. Es ci.idence por
.su posición en el ciclo de la urca que:: la arginina puede sintc..
Amtnu.\<1d1 ... semirc;11·u:l:i e"i \· dt ri\·ado~ de .1m1no.icid~ de 1ntere-. nutnc1onal
T•blil 9·1. Amlnoidllos 11u111p1nsalllas, allipltlllbtts
"hbla ! •3. Fcnclones t:sloloQk.as y bloquánt=
y coruiklonal.-nellle k:dlspe~.A!Ms
en Li dieta lilllm:I&
de P lf'!lln!Ao.
Si:nl6 s proceica
~ulaaón ae"' secr.ción hormona. lmsulma. glucagon,
hormona ael crecim.en:o. factor de crecnn en:.o anitoqo
a la lllStJLna, progestoron.a. lact~no placentano
yprolacira
Cetwlctoa1t mC11tc
l&dll,._bln
~enAalanU\a
>iísudiru
soleuona
_ t'tJciN
CJS!M
9
AlarlN
Aulo aspértKo
AcKlo glut.\mKO
Aspara91r.a
Atg·
..••
C1ste"'8
Gtic"'8
• Sinte-s;sdecreauna
• Activactón alosténca ael N-aceli.lgl;lltamato
Gluwnllll
• Oetcx1ficaaón de amcnio (sir.tes s oe W""ea
ProUne
~nna
Sit\t6 s de éDdo nArico
T1rosma
VeLJonina
• k:tMKJÓn ae la sintesls de retraf- c~ptenn.a
• 54ntes:s de a-;m.aoo.a e inh t:ioón de ¡¡a óx do nJtnco s'ntasa,
r........
Treorun.a
Tnptófanc
arn1nr.a descarboxiasa y mcn~t.id3sa
• Actriadón aeta vía ce se~.aiIZac .Onde mTOR
Vabr.a
tiursc fácilmente en el orpni.>mo. :\ pc>.U de ello. uru dicta
libre de uginiru ong¡ru. di.sm1nui;.1on Jcl <.rc"1m1cn10 v pro
duce hcpatoto.xicid.id r:n v;ulo> moddu.> anim3Jcs_ Por ocrJ.
parte. bs soluclono Je nutri~ton p,arcntcr.al cxcnt1~ Je irgi
nin.a causan hipcr;&moncm1;;i, Ji1..ldo.si1 mcubólh.a ~·coma en
la opccic hununOL Adcm.u. U .sintc'>i) Je ;irginina c~tj dis
minuida en los rccicn n;a.cido.>. apcci.Jmcn1c en los prcnu
ruros, debido J que v;mas crwmns del udo Je b ureJ m:iJu
ran alrededor del n.Icin1icnto. Li r
lf J n1ucs1ra un
resumen de las funciones Íi51ológic.u v bioqu11n1cJS de la
arginin.a.
L.t ingcsm med,. de argini n.1 en el .1duho <"Je 4.4 gldfa
aunque puede llegJr hastJ 1O,1 Jl)JíJ, con<idcr.indo<c una
ingcsta subóptin1a < 2.6 gl<li.i. ATuncntos rico~ en Jrg1nina
son el pescado. l.;a carne. lo.s conccncrJ.dos proteico~ de .:irroz
y de lcguminOSJS (so1• y su1s.intcl. los fruios <eco<. 1. undfa
y las JI&". Sin embugo. I• le.he )' ''" dcTIVJ<los proicicos
tienen un contenido b.;iJo de Jrg1n1n,¡.
Metabolismo
Lis ,.w mcubolica> de L. .irg1nin.1 se 04.IUCm.auun en l.J
1 La sin1csi.> de •rginin.1 se =IU.. fundJ1n<:nulmcn
gu..
te en d hig.do. furmJJldo p.inc del uclo de b urc•. pero c<u
arginim no conuibuvc ,¡ l.is ncco1d.ada Je 01r0> 1c11do~ parque u mJ~"OriJ de b ugmin.1 que <e form• e< Jcgnd..U a
om1tiJU por b ;u¡;UlJSJ_ De hecho b <OnccntrJuon de •rgt
nin• en el híg.do es muv bJ¡J (0.0.1-0.1 mmoli;;. compan·
J. con b de otros mun~1do. <05 10 mmolts. Li •r¡;m•·
na ncccun.t p.ira otr.u funuoncs dcbcri.a ·o.:apu del ci.lo,
lo que supone wu. importlntc li.m1tx1on en condt'"1unn de
requerimientos acmtu.ido). :\o ob>untc. ~omo K ha consi
dcrado ~~.i en c-1 apuulo .mtcnor ~tct.tbolt..mo de lo,. .im1
• RegL.taco.~ ae ia expres,,Dn geri.ie:a
• Metíación de prc;tefnas
• Regulac.0"'1 ae ia función endOleJa1., tono vascular,
hf'Mod nám.Ka 'f a..,g::.ogé~S!S
• Regulac óri de la rep:roducoón tesperrnatoge-oes s.
embnogenesis y femtidadl
Regi..lao6!"1 de la inmuri ead
Reg1.tlac1C"I de ta funct-6n neuro-nal
• Regulación del recambi:o y el metabolismo eneget1co
muscular
• Reparación tlsular
• Regulación de ta tumorogérieSAS
noicidos), la arginina pu«le sintetizarse también en otr.u
zona.~ del organismo. Concrc,amentc. en la muco.sa intesd
nal S<': forma cirrulina a panir de glur.1n1ina. glucam.uo ~·
prolina. y C'S(a citrulina puede con\•ernrsc en el riñon <'11 ¡¡rginina por una nu:a análoga a la que funciona p.;ara l.a urco
génesis heparica (fig. ·• li. El intestino de los m~n1íferm es
el unico lugar del organismo donde se cxprcs..in las tres enz1
m.u cl:t'-c para u simcsis de cicrulina (pmolm>· '>·carboxib·
to sinC:S.1, prolína ox.idasa y N~acctilglutamaro s1nt.,u.¡¡), ~o
obstante. recientemente se ha dcmoslr.ldo U procn~1.i de un
ciclo de b urca funcional en los cntcroc:itO) que sif\r·c de pn
mera lína de defensa funcional con= t. toxicid.d por ;uno
nio en los m:imiferos. Ha~· que sciulu ¡¡ este ro.pecto que
acru;almcntc se conoce.. en con(ra d<' b crccnW gencr.ilu.tW.
4
Pre<Ynor11 d• LH
amlno.ctdot 1emw:1cnclales
Argmna
Glutam na/9lutama10.
Cisteina
Glicina
Gtutam1na
Pro tina
as-partato
Mpartato. met1on1na
~nna. colina
Glutamato, amonio
Tirosina
Poharr l"taS -
Agmahna
Óxido ntlnca
Gluto01'lto
Fen1t11lan1na
,__.. t· 1- Principales vías metabólicas de la ar91runa
m
J
Bases fisíológicas ~ b ioqu1rrucas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~,
I
glutámico
1
Clmij1na
C1trulina
-7':::';.--~
Cllrulina
1
Ar¡:ínina
succ1nato
J runa
MUCOSA
INTESTINAL
SANGRE
RIÑÓN
,._.. f-2. Relaciones lnterusulares para la sinte-s1s de arg1nina a partir de glutamato.
q ue 30-50 % de los amínoácídos cscncíalcs de b díeu son
cacabolízados a su paso por d ínccstíno. Por ejemplo, d 40
oO de la lcucina, d 30 % de la isolcudna v d 40 % de b va·
lin:a proceden tes de la dicta son d n:nado; por el intestino y
alrededo r dd 20 % se ucilízan por la mucosa inccstinal para
la síntois proteica. De acuerdo con dio, los a mi noácidos de
cadena ran1ificada son traruaminados hasta los cctoácidos
corrcspondicntc::"S en un a p roporción comparable a la que
ocu rre en el músculo esquelético. La formación de urca in·
tcsrinal. y no sólo la hepática. cs. por lo canto. un aspecto
metabólico clave en la dcroxificación por amonio.
El 40 % de la arginína de la díet:1 no e ntra en la círcula·
ción sistémica y es degradada en el intcscino.
Los destinos rncrabólicos de la argin ina son múlciplcs:
Síntesis de peptidos y proteina.s. Como se acaba de indicar.
pueden existir siruacioncs en las que la demanda de arginina
supere su disponibilídad. Esto ocurre, por ejemplo, e n foses
de crecim iento acelerado (recién nacidos) o cuando debe ha..
bcr una incensa proliferación celular (siruaciona de cscrés
merabólico).
Funcionamiento del ciclo de la urea. La arginim no es solamc:nce tln incern1c:diario en c:I proceso de b u rcogéncsis, sino
q ue tiene tan1bién u na acción reguladora posiciva sobre esca
\"Ía metabólica (cap. 8, Metabolismo de los amínoácídos). La
falca de arginin.t, por lo tamo, puede afectar ncgarívamence
la p roducción de urca.
,. 8, Mtt.lbolismo de los aminoácidos) , la crcacina es una
~10lécul.t q ue sin ·c para almacenar cncrgla y consúruyc una
panc cuandcacivamcnte imporrantc del coruumo nterabóIJ..
co de argínina (2,3 gldía). Las ccapas enzimátícas de la sínre·
sis de c rcarina se descríbcn en b flrna 9-3.
Otros procesos blosintéticos. A partir dc a.rginina se fortnl
ornitina dcn cro del c iclo de la urca. Asimismo, la. omitina se
fom1a pr:ícricamcncc en las mirocondrias de todos los ctjidos
enrahcpácicos por acción de la argina.sa de cipo 11. una <:nzi..
ma que de.scmpcña un papel imponan cc e n la regu lacíón de
b sínrcsís de NO. prolina y poliaminas. Además de parríci·
par en el c iclo dc la u rca. la omidna puedc seguir otras \'Ías
metabólicas. Una dc cllas conduce a la prolina. aminoácido
fundamenta l para la síntesis de colágeno, q ue puede explicar
la eficacia de la arginina para escimu lar la curación de h«i*
das. Orra de ellas conduce a gJu tamaco, c:n reacción inversa
a su biosíntcsís (cap. 8, Mccabolísmo de los amínoácídos).
Por úlrin10. la ornirina se u ciliza en la formación de poliami·
nas, q ue son compuestos que accivan la proliferación celular
(v. Poli::iminas. en Derivados de aminoácidos de incerés n u ..
cricional, más adclancc)~ O tro derivado met abólico de la ar...
ginina es la agmalina. Est e compuesto p uede contribuir
también a la sin ccsis de poliaminas y riene inrc:rcsanrcs pro-piedades reguladoras, como se verá más adelante.
Funcio nes
Además de las fu nciones espcclficas bien conocidas f('_lacio-Formación de óxido nítrico (N O). La a rgin ina es cJ sustrato a
parcír dd cual se formad NO gracias a la acción de la mzi·
ma NO sintasa. El 1'0 cumple fu ncíones Íisíológícas muy
intportan ccs entre las q ue descae.a su acción vasodüacadora
(v. más addancc).
f ormación de creatlna. Como se ha comenrado e n oaas oca·
sioncs (caps. 1. Funciones y metabolismo de los nucricnces.
nadas dircctamc:n re con su mc:-cabolismo, la arginina parece
dcsentpcñar otras funciones fisiológicas importanrcs. Así.
este aminoácido es capaz de estimular la secreción de horn1onas di'·crsas. con10 insulina. glucagón. caccco1an1inas,
pro lacúna, laccógcno pJaccncario, progcsterona. horn1ona
dc:I crccirnicnco y fuctor de crccimicnco análogo de Ja insuli·
na, lo que podría explícar, al menos en parte, d efecto bcne·
ficioso dc la suplcmcncación con a rginina a 13 d ie{;] de los
Ami,,, •.l<1dll\ SM'tt1t~j}c.:1.1 e-. ~ ckrivadoi;, de .1m1noácidos de 1nteres nulnc1on.il
9
paci<bdcs funcionales. La formación de ~O a p•mr de •rgi
nin.i csci catalizada por una enzima dcnomin.ida óxido niu1co sírnasa 1'.':0SJ r rcquícre la aporudón de oxígeno
molccubr v b colabor.>eión de numeros;u molC.:ubs cocrw
miricas ,;ctrahídrobiopcain>. NADPH. FM'.': r FADl
NH2
1
H2"'-=C
1
NH
1
r;
CCH2l
1
HC-'\H3·
1
coo-
•,H.1
NH3•
1
1
H N"-C
ICH2J3
•
1
HC - ~'13·
1
MI- CH2- C00
1
cw
ÁtlÓO
cuantdoactu<:o
Ornrttna
S.Adtn<>S1lmeb0<11na
S.Adtno5ilhomoclsttlna
NH2
1
H2N'-C
1
N-CH2-COO-
I
CH3
Creatina
r-.. t 3. Síntesrs de crcatu'\a
pacienccs en sitU.14.:ioncs c.ic.ibOli".is. El mcc.:1n1smo de c~•a
xti.,,-.ición es tocbvu ~o conoc1Jo.
Por ou• pu«. b ougmm• dc.cmpcñ> un p>pcl furuh.
mcncal en el mmtcn1m1cnto de Li rC'puc)U 1nmunniriJ, L1
suplemcnucion con ;iipnin.1 aumcnu el f'C'O Jcl umo y el
nú.mao de sus lintOcito.). ~- oiunuU bs rcac."-1onc> de hiper~
scnsib11Kbd rcurdach. Adenus. •umcnt• b ca~ud.id proli
Í<r>ri,.., de los linfoci<o> frente • mnogenos " L. ...-uvi<bd de
las cdul.ts =--K '"'"'""l lt1!kr1 <~r 1! Nurn<1Ún e mmun1
dad en d csLl<lo de s.JuJ, <omo I\"
De acuerdo con l.u funciono dcKnr•~ U urili?..J(:ión d1nia de la u-~niru se 1u.st1fic;i en s1tu.Jcion« de cr.ium:u1,mo
Wgcsci.,,-o. d~gu m;1~vr. u1ccr.K1oncs. 1squcm1;i. lr3ndoa
ción baclcrUJu. etc.
Funaón endate-lJal
DC>dc la década de los ochen<a se rcaliuron J 1vcrsos rrah•·
jos cpidcm1ológ1cos que sugcrí;in una fun1,,;ión prorector.t de
la argínma sobre la ..lud c•rdiovJS<ul>r. El me<an1smo de
esta proccccion no>< pudo cxplic:ar ha.ca que <e de..:ubrió la
naruralcz.a químia dd denomm.1do f.iccor rcla¡>rne deriva
do dd e ndordio y se 1clenufico con el NO. (<ce compuesco
dcri,·a cnzim.aricamcntc del.a a.rg1nin;a y cicnc nun1cro'.u Cl·
' .. .
Como se acab:i de mrndonar, las fundonn dd NO son
muy dn·c....., depcndirndo dd n:jído en d que se produce r
de hs cín:unswtcias fisiologicas o patolo¡;<c;u De ~ho.
cxisrcn rrcs isofomus de b Oxido nítrico sintli.L ~ dcno·
min..US óxido nia:ico sin<= ncuron.al 1nNOS o NOS-1 '
óxido nicricosinusa rndocdul .eNOSo '.':OS ·lll son crw
mJS consñruci"•s. dependen dd sistcm.t ulcio-almoduhn•
v se pueden considcr.archr.uncrne ·pro<cctor.1> o .fi..,ológi
cas En cfu.•o. d NO csci impliado en t. acmid•d ncuro
nal r en la función rndocduL La produ<eión Je NO por tu
cdubs endocclialcs produce cfcccos '-.uodil•Ll<lore> v .m<o•
tcro.sdcróticos, siendo adcrn.as anriagrcgmtc pUquct;ulo.
Ambas enzimas. nNOS r cNOS. producen !"O en pcqucñ•
entidad pero d<' manera continua.. En c.ambio. la dcnomi·
nad• óxido nítrico simasa induciblc (iNOS o NOS· 11) se
forma en muchos <ejidos (macróf.agos. hepa<ornos. cdul.s
de músculo liso de la pared vascubr, cte.), no depende del
calcio y .se forma en cantidades impon-ante~ cu_;a_ndo ~ 1ndu
ce por las ciroquinas inflamatorias. En csru condtcioncs. por
ejemplo, d NO producido por los macrófusos .e uuhZJ p•m
dcscnair a las baccerias fagocitadas.
Es incer('SanlC~ .s<:ñalar que la agmaün11.. un con1pucito de·
rindo de la arginina por de>carboxibción (v. l'oli•mín.s,
más addame), parece regular la producción de NO • tu,·és
de su imeracci6n con las disón= isoformas Je I• NOS. Li
propia agmadna acÓ\":1 a las enzimas consticutiv.u (nNOS y
e'.':OS) porque favorece b liberación de iones c.Jcio. Por
ocr.i panc. un derivado oxidxfo de (,¡ agrn;atiru. 1nh1bc .i Id
.:-:os.
u acción vasoproccccora de b .ugmín• podru cxplacMSC.
en consecuencia. por su capacid,¡d de aumcnt;ir b produc·
NOS
NO
Vasoa1 atador
Annaterogen 1co
,.,,. t ·4.. SínteSJs de Oxioo nitnco a pan1r de arg·n1na. FAO. fla'f'na
aden1nd1nucleótU:lo; FMN: flavinmononucleót1do; NADPH nicotina·
mida atlenindinucleótido-fosfato reducido; NO: óxido nitnco NOS
óxido nítrico s1ntasa; THB,: tetrahidrobtopterina
m
J
Bases fisiológicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ción de NO en el endotelio »ascular. Sin embargo, el estudio
dccallado de: esca reacción enzimácic.i indica que la eNOS
ricne una K,,, muy baja (de orden micromolar) , y. por lo
canco, una gran afinidad por su suscraco. la arginina. y. por
otra pane~ que las concenmcioncs endoccliales de a.rginina
son muy altas (de orden milimolar). Por lo tanto. no debería
haber ningún problema para el funcionamicnco de la enzima
como consecuencia de variaciones en las concenrr:icioncs de
susrraco debidas J. su aporte nurricional. Esco es lo que se
denominó •paradoja de la arginina• De hecho, los csrudios
c:.xperin1cncalcs no moscraron efectos \'asodibcadores dircc..
cos de la arginina ni en animales ni en seres humanos. Sin
en1bargo, sí se cnconcr~1ron cscos efccros vasoclilac-adorc::s en
condiciones de hipcrco1cscerolcmia
Enrre las posibles c:xplie<Jcioncs de esta paradoja de la ar·
ginina destaca la aisccncia de un inhibidor compccirivo en ..
dógeno de la eNOS, descubierto en l 992 en pacienccs con
ínsuficiencia rc-naJ. denon1inado din1erilarginina asin1érrica
(ADMAl (los dos metilos están unidos a un solo nitrógeno
dd grupo guanido) (flg. •-Si. y que csci aumentado en csras
condiciones y en ouas sicuacioncs p:icológiCl.S, como la hi ..
percolcsccrolcmi3, Ja acerosclerosis y la hipertensión arccrial.
El incremento en las conccnuacioncs de ADM-\ supone un
importanle efCcro inhibidor sobre la enzima. que puede .ser
acenuado si aumenta la conccncr:ación de susrraco disponi ..
ble. En efecto. algunos cscudios de inccrvcnción indican que
Ja sup1C'mcnación con arginina n1cjora b función cndocc.lial
en pacicnccs con cnfcrn1edad coronaria. Además. el crat.t...
n1icnco a largo plazo con arginina disminuye los síncomas de
la enfermedad vascular en pacien1cs con atcros.clcrosl'i peri...
férica y coronaria.
Metaboljsmo de ta dJmetilarginina asimétrica. La AD~1A procede de la hidrólisis de proteínas nucleares prc.·iamcncc n1c...
tiladas, implicadas en el procesado y aanscripción del Ri\IA.
Las enzimas responsables de escas mctUacioncs se denomi...
nan prolCÍna-arginina mctilrran.sferasas {PRMD. La PRi\.IT
cipo 1 es responsable de la formación de restos de ADMA,
miencras que la P~IT ripo 11 produce una mctilaciónsimé..
rrica de los restos de arginina que originarán posrcriorn1entc
tLna dimecilarginina simétrica (por metllación en rcstos ni ..
rrogenados distintos en vez de la dimctHacíón en un solo
gruPo nitrogenado que caracteriza a la ADMA) que no in·
ccrfiere con la eNOS.
L:na vez hid.rolizadas Ja.:; proteínas que contienen los rcscos ADM.A. este n1etabolito puede tener \'arios destinos
(fig.
9-61:
•
•
Excrc:ción renal.
Hidrólisis hasta citrulina y merilanúnas. La reacción de
hidrólisis está ctcallz.ada por la enzima dimccilarginina..
dimerüamino hidrolasa (DDAH).
• Orras vías metabólicas secundarias (reacciones de transa·
mi.nación en el riñón o reacciones de acctilación en eJ
hígado).
Alteraciones en la concentración endotelial de óxido nítrico. Las
conccnrracioncs endotcH.tlcs de NO pueden descender por
dos mecanismos principales: la inhibición de la NOS por
ADMA y b reacción del NO con el r:idical supcróxido
'Ag. 9-- . La causa mejor establecida del aumenco de las con·
cencracioncs plasmácicas del AD~lA es la insuficiencia renal.
Además. csce met.aboli10 puede aun1enta.r por la inhibición
de la enzima responsable de su catabolismo: la DDAH. Esta
inhibición Ja pueden origin:ar en gc:neral las especies rcacá\·as
de oxígeno y. espcdalmeme, las lipoprotcínas de baja densi·
dad (LDL) oxidad..... También se hJ demostrado d efecto
inhibidor de la hon1ocisteína. En el proceso accrosclcrócico
hay una producción excesiva del radical supe:róxido. En este
caso. esta molécula reacciona con d KO originando ocra c:s.-pccic muy reactiva denon1inada pcroxinitrico. Esco supone.
lógicamente, la disn1inución celular de NO.
En resumen, la mayoría de los cstudjos realizados hast2 la
fecha sugieren que la suplemcnraci6n c.on arginina fa\·orecc
la función endotdial. la protección cardio.-ascular a largo
plazo no e-.srá can clara y se necesitan estudios fM>SCCriorcs. En
cualquier C<JSo, parece claro que la determinación del AD!\-IA
plasmático es un buen nlarcador biológico de riesgo acerogé ..
nico. sobre rodo en pacientes con enfermedades renales.
Sistema nervioso
En el sisccma nervioso cenera! (SNQ el NO se comporta
como un segundo n1eruajero difusiblc. cuyas acciones se-
Protelnas
IPRMTbpo
H2W= C -
NH2
Proteinas metifadas
1
NH
1
J H dtólisrs
(CH2h
1
HC -
Vias secundaoas.
-
'
AOMA
--+
Ext1ec1ón renal
NH3'
1
cooAtg1nina
~
Citru ma
Otmeülarg nina asimetnc.a
9.¡, Estructura quimic.:i de la arginina yde la dimetilarginina
asimét.riu.
met1lammas
flt'W• H . Metabolismo de la dimetaarginina asimétrica IADMAJ.
DDAH: óimetilarginma-d1metitanuno h1drolasa; PRMT: proteina-arginina metiltranslerasas.
Amino.leidos semiesencia)es ~ deri\'ados. de .1m1no.ici~ de interés nutncional
l-
fl
AOMA
Óxido nitrlco)
[:
02~1
2 % en el agua de bebida) previene la hipoxia inducida por
el rerraso del crecimiento inuautcrino en fa rara.
A pesar de los esrudios realizados en animales, se sabe
muy poco de los mec.anismos para manccnc::r la homc-oscasis
de la arglnim en c-1 feto. No obstan[e, estudios recientes in ..
dic.a.n que durante la úllim:a e-rapa de la gestación, la capta..ción uterina de :uginina no es suficiente para satisfacer los
r<querimicncos fc::raJc::s. por lo quc- probablemc::nte la síntesis
Exuecaón renal~:
· .e-
ROS
LOl_ o:aid.adas
Homoct"Steina
fecal endógena a panir de gluramim y cirrulina desempeña
un papel fundamemal durame d pcdodo pcriaaral. Así, un
Citru 1na
Perox1nrurto
-
crautcrino r<ra.rdado y aun1ento de la mortalidad pcñnatal
en animales. Adcn1ás1 la suplen1cnración con arginina (0.2·
Proteínas metiladas
Arg1nina
9
metilam nas
......, f -7. Regulación de las concentraciones de óxido nitrico. ADMA:
dimelllarginína asimé;ñca. LOL; ~poproteínas de ba¡a densidadc ROS.
especies reactivas de oxígeno.
asocian con el manccnimicnro de la funciOn cognirlva, la
plasticidad sináprica, la percepción del dolor v d olF.uo, así
conto la regulación de los ciclos de sucño..vigilía. apcriro,
tcmpcrarura corporal y ncurosccrcción. Sin c:ntbargo, en
cierras condiciones, el exceso de N"O ejerce efectos nocivos
debido a una siruJ.ción de csrrés nirroxidarivo que se produ·
ce en cíc"os procesos ncurodcgcncracivos, como la rnfcrmc·
dad de Alzheimer y la cnfamedad de Parkinson. En escas
bloqueo en el surninlscro de glucamina puc::dc causar w1a dc::..
ficic.ncia c-n la síntesis endógena de arginina y conllc\":tr re..
era.so del crecin1ienco intraucerino. De cualqWer forma, se
ha dc::scrico quc- la actividad de la arginina succinaco liasa es
baja tanto c::n la premaruridad como en situaciones de' des..
nutrición en los lactantes. lo que conduce a niveles séricos
disn1inuidos de arginina y. por lo canco. a la detención dc::I
crecin1icnto.
la prccclampsia es una de las causas fundamcmalcs de
reaaso del crccimienco intr:tulcrino. de prematuridad y de
con1orbilidad asociada~ en esca situación existen C"\·idencias
de disfunción endocdial. la infusión de 30 g de arginina a
mujcics con prceclampsia aun1<nta la producción siscémica
de NO y reduce la presión aneríal. Por otra parre~ se sabe
cnf<'-rmcdadcs se d~tcctan varias prorc.Ínas ncuroprotC'ctoras
nitrosiladas. En COflS('cuencia, es fundan1enta1 con1prender
que la arginina de la dicta, así corno los alimentos ricos en
nitratos, pueden afectar los niveles de arginina y de ~O <n
que d NO inhibe la comracrilidad merina durame la gesta·
ción. la infusión de 30 g de arginina durancc 30 minuros a
la circulación y en d SNC.
oral de 3 gldia de arginina desde la semana 29 de gesración
Reproducción
Una nutrición adecuada es críóca para mantener la ferriJi ..
dad. así como para d desarroUo de la placcma y del fero.
Hace más de 50 años se demos[rÓ que una di<ca dcficientc
en arginina provoc.a un descenso del 90 °o en el número de
cspcrma[ozoidcs y aun1enta el número de: cspcrmacozoides
inmÓ\•iles. Postcriormen[e, en vJrios e.studios se consracó
que la administración de 0.5-5 gldia de arginina durancc 6-8
semanas a homhr<s inféniles au.m <nta la espcrn1atogéncsis
y
la fenilidad. Esce docto esrá relacionado con d papel csen·
cial dd NO en b erección y en la regulación de la liberación
por d hipocilamo de la hormona liber:tdora de la hormona
lurcinizantc. así como con Ja síntesis aumenuda de po1iami..
nas y dc proceínas ricas <'n arginina durante la cspcrmatogé..
ncsis.
Crecimiento letal y desarrollo neonatal
La arginina es inusualmcntc- abundance c-n el Auido alantoi ..
deo durante la primera crapa de la gcscación (4- 5 mmol/ I).
lo que habla en fuvor de la función de csre aminoácido en la
nucñción y d mecaboUsmo de la unidad feroplaccmaria. Las
poliaminas y d NO son esenciales para la implamación y d
desarrollo del entbrión, así como para la angiogéncsis de la
placenta, lo que pcmtite c.'I suministro adecuado de nurrien ..
te.s :tl Íc.'co. La deficiencia de arginiru causa crccimic::nto in ..
mujeres con con[racciones prematur.i.s reduce espontánea·
menee la conrraccilidad ucerina. i\.simismo. la administración
durante 4 scman.JS a mujeres con prcc:::clampsia aunt<'nta la
síntesis de NO. reduce la prc:sión anerial, prolonga la ge.sea..
ción, mejora el bicncsrar fecal y aumentad crccimi<'nto Í<ral.
Todo ello sugiere que la adminisuacíón de arginina puede ser
útil en la prc-ve:nción de la p remacuridad. No obscancc, <'n un
c-srudio rccie:nce alc.'acorizado a doble ciego en n1ujercs con
predisposición a cencr hijos con retraso del crccinúcnco inrra·
uterino. para c\-aluar el efecto de la ingcsta de un suplcmc-nco
oral de arginina en mujeres grávidas sobre c-1 peso y la morbi·
lid.id neonatal. no se conscató un efccco posirivo.
Los rcqucrimiencos dc arginina por codos los n1amífcros
jóvenes son muy elevados debido a la abundancia relauva
de' ate an1inoácido en las proteínas y a sus funciones en el
desarrollo. Paradójicamen[<', las soluciones utjlizadas en
nutrición parcnteral en la infancia son deficientes en argini ..
na o no concicnen gluramina. un aminoácido condicional..
mente esencial para d pr<maruro y pr<cursor n1ayoritario
en la sinccsis de: arginina4 Así. se ha demostrado Ja cxi.scencia
de' hipcramoniemia en más dc::I 50 % de los njños prccém1i ..
no que reciben nutrición parentera1 exclusiva con solucio-nes que no contienen gJuramina, ornirina o cirrulina. y c::l
tratamiento efectivo por adntinisrración inrravc::nosa de ar..
ginina. La hifc::C:Lmonicn1ia es paralela a la hipoargininemia
( < 32 µn101/ • un rcrcio de la concenrración enconrrada en
los niños alimentados al pecho). Además. en cscos niños. los
bajos ni\·e1cs de uginina se asocian a una mayor incidencia
y gravedad del síndrome de disrrés respiratorio, la cnfc::rmc.. ~
dad puln1onar más frecuente en los nconacos. así como en .. laiir
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
tcrocoliris nc-cros..mte. Asimismo, en los recién nacidos pre...
maruros alimencados por vía encera! con 2 glk¡;ldía de
proteína (una cancidad suficicntc para los lactantes norma ..
les). se produce nipoargininemia, lo que indica que d suministro dietético de cstc an1inoácido en cantidad suficiente es
fundamcnral para d desarrollo del niño prcmaruro. De la
mism-a manera que ocurre c:n modelos anim.alc.s, \"arios es·
rudios clí.nicos recientes han mosuado una reducción de la
encerocolitis necrosance en recién nacidos prem-aturos y se
113 propu«to que la depleción de arginina duranrc las infcc.
cionc:s bactC'rianas es un fuctor limirante en la capacidad de
los neonatos para orqucstar una rC'spucsca inmunicaria
apropiada, en particular en la scpsis.
Se ncc-esitan estudios en la infancia para definir los KqUe·
rimientos dietéticos de arginina. ~o obstante. esrudios c-n
CC'rdos lact.i.ntc.s indican que al menos el 60 0-0 de las nece:si ...
dades de arginina en c.I período neonatal se satisfacen n1e·
djance síntcsis endógena. La inhibición de la síntesis de ci·
trulina en el intestino da como resultado inmediato la
disminución de la concentración de arginina en el plasma
.sanguíneo y la detención del crecimiento.
Sistema 1nmunirario e inflamación
La 3rginina parce<' necesaria para m-a.ntenC'r la nonnaJidad
dC'I sistema inmunirario. En el aipiculo 11 (Nurrición e inmunidad en el estado de salud, como IV) se ofrece información detallada sobre los cfeccos de h1 arginina y de ocros ami ..
noácidos en este sisten1a. En \-arios estudios llc,,-ados a cabo
con células aisladas, así como en seres humanos que han re·
cibido un suplemento de arginina, se ha demostrado que
aun1enta la prolitCración de los linfocito:s frc-ntC' a mitógc-nos. Sin embargo, .se desconoce cl ntecanismo por el cual la
arginina cstin1ub la proliferación linfocitaria, aunque parece
que aumenra la expresión gé-nica de la cadena; dc:I receptor
CD3 de los linfocicos T. d principal clemenro en la trans·
ducción de' .sc1iales del receptor.
La arginina desempeña un papd cenrral en la activación
de los macrÓÍ."tgos ya que es capaz de inducir la sintesis de
"10 a cravés de la j¡'-:QS, un proceso mediado por la acción
de b arginina excracelular. que se une receptores acoplados a
prorcínas G (GPCR), como GPRC6A )'el rccepcor sensible
a calcio (GSR), lo que dispara la acci\'ación de cascadas de
señalización celular. incluyendo fosfolipasa C (PLQ. Además. el lipopolisacárido bacccriano (LPS) rambién contribuye a aumenrar la expresión de i~OS, a Cf2\'és de la señaliza·
ción celular mediada por rcccpcorcs Toll [fLR, ToU like
rrrrprors). También sc: han descrito cambios en la función de
los macrófagos mediados por la arginina. Así. la producción
de anión supcróxido. la fugocilosis. la sÍnlcsÍS proteica y la
acávidad rumoricida de los macróf.tgos aumc:nran en un
medio que condene concenrraciones plasmáric.as fi.siológica.s
de arginina. micnrras que se inhiben con conccncracioncs de
tipo farmacológico. No obsra.nte, se ncccsjcan csrudios sis.tcrniticos para dC"tc-m1inar la ingcsca de arginina mínima que
pcrnlite mantcner las funciones inn1unicarias. ~í conto los
mecanismos de acción implicados en el ser humano.
Por oua parte, en los linfocicos Th2. la captación de argi·
nina es c.stin1ulada por citoquinas canto 2ntiinflamacorias
como proinflama1orias. En un ambienu: de ciroquinas regu·
ladoras.. la arginasa se sobrccxpresa y la arginina se conviene
n1ayoril'ariamcnre en omitina y polian1inas, que ejercen un
efecto proliferativo y de reparación celular. Ello se traduce
en una pérdida de disponibilidad de arginina para la NOS.
Esra última se sobreex:pn:s.t en presencia de CÍlOtJUinas
proinílamacorias y endocoxin.s, como d LPS, y da lugar a
NO y cspccics reactivas de nitrógeno, existiendo un meca...
nis-mo de inhibición cruzada enue ambas vias (cap. 12. :'1 urrición e inmunidad en el csrado de salud, romo IV).
Durante las tres últimas décadas, la suplcmentación de la
dicta con arginina. especialmente en el ámbito clínico, se ha
considerado una opción tc-r.lpéuUca lógica para restaurar los
niveles de c.s1c ami.noácido c:n los enfermos sépticos y críú.-.
cos. ya que: concc:n1raciones aun1entadas de arginina pueden
concribuir a resraurar in1pornntes procesos fisiológicos~ entre eUos.. la perfusión de órganos. la síntcsis proteica y la curación de las heridas. Algunos csrudios h.tn evaluado los
efectos de la suplcmentación de arginina. canco en indi\•j..
duos sanos como en una variedad de siruacioncs patológicas.
En la actualidad cxiscen varias fórmulas para uso en nurriáón entera! clínica cuyo contenido en argjnina es superior
hasta rn cinco veces al de una diera normal. lina dosis de
arginina de 3-8 g/día raramence da lugar a efectos adversos,
pero cuando lo dosis excede de 9 gldía. aparecen malestar
gasrrointcstina1. \'Ómicos y diarrea. siendo la gravedad de cs..
tos efectos depcndicnce de la dosis.
Algunos estudios iniciales, incluidas \'arias revisiones sis ..
tcnúricas. sugiñcron que la arginina cra fitndan1ental en el
mantenimiento del sistema inn1unitario y conrribuia a dis ..
n1inujr las complicacionC's infecciosas y I~ estancias hospicalarias. así como la monalidad en los enfermos críticos. Sin
embargo, en muchos de dichos csrudios se na evaluado una
n1ez.da de arginina. ácidos grasos poliinsarurados n ..3 y nu ..
cleótidos. obteniéndose: rcsulc:ados muy diversos. lo que hacc
imposible arribtúr los efectos de la mejora porcncial de res.puesta dd sisten1a inmunitario a la arginina.
En un estudio más reciente prospccávo alcarorizado a
doble ciego, concrolado por placebo, en pacientes de ruid.ados intensivos, la sup1cmcnración a la nutrición enteraJ ex·
clusivan1entc: con arginina dio lugar a un aumento de las
concentraciones pl-asm:lticas de arginina y de ornirin.a. posi..
blcmente por un aumento en la actividad de la arginasa, sin
un incremento en la producciOn de k'\O. No obstante, noSC'
observaron mejoras en la n1onalidad y en la estancia hospi·
ralaria, ni en las complicaciones infecciosas. En línea con
este C'Studio. en enfern1os craumáticos, tampoco se han ob.scrvado mejoras en \'iiriables clínicas por la suplementación
de arginina. Por el conrrario. en pacientes con scpsis a los
que se les administraba nutrición entcnl suplementada con
arginina se han dcscrho aumentos de mortalidad, si bic-n
esto puede ocurrir só1o en dctermin;idos grupos dC' pacienrcs. Todo ello cuestiona en la actualidad la efccchidad de la
suplementación con arginin-a en nutrición clínica. ~o obstante, t'n arudios de cndotoxcn1ia en animales de c:xpcri..
n1cntación, conto cerdos. con arginina canto n1onoterapia 5C'
observaron efectos beneficiosos~ con aumento de las concen..
rrnciones plasm.iticas de arginina y de la producción de ~O.
así como del recambio de proteínas. sin efectos ncgaávos.
Aminoácidos semiesenclales v derivados de am1no.icidos de interés nutncional
9
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
En csce mismo S<'nrido, reciencemenre se ha observado que
la administración de nurrición encera! enriquecida en argini ..
na conduce a una reducción significativa en las fisrulas y en
la estancia hospitalaria en pacien tes con cáncer de cabeza y
cuello (cap. 20, Nuevos nurrienccs en nurrición parenceral y
enceral. como\'). Todo ello indica que se necesitan escudios
de bucna calidad que examinen la suplemencación con argi...
nina de forma cxclush1a para poder definir su uso cllnico <n
pacientes críticos.
Obesidad y síndrome metabólico
Nue>'aS evidencias sobre d papel funcional de la arginina
indican que la suplemcnración de este aminoácido a b diera
puede ser útil en d rracamiento de la obesidad )' del síndrome mecabólico por sus efectos sobre la disminución de la
glucosa. la homocineina, los ácidos grasos libres y los uiaeil·
gliccrolcs plasmáticos. así como la mejora de la sensibilidad
tisub.r a la insulina.• Estos aspectos se han evaluado tanco en
animales de cxpcrimcncación como en seres humanos obc ..
sos con diabercs tipo 1. Por ocra parte, la suplentcncación
con cirrulina o arginina a la dicta retrasa la acerosclerosis
inducida por la ingeS<a de grasa en cone¡os y reduce la ÍOr·
mación de gr-J.Sa en ccrdoS;. aumentando la masa magra. Los
mecanismos de acción de b arginina en la obesidad pueden
implicar \'arias »las de señalización depcndiemcs de NO que
fa\'orcccn la oxidación de ácidos. grasos y de glucosa.
Funciones gastrojncestinal y hepática
Tanco la producción acesi\"a como la escasa formación de
~O son nocivas para el incestino. Así, un exceso de NO al ..
«ra la barrera imcsnnal, y d bloqueo de la producción de
NO con algunos análogos de arginina potencia el daño in ..
ccsrinal en varios n1odclos animales: de cndocoxcmia. La de·
plcción de arginina y la cllsntinución en la s-ínccsis de KO. de
poliaminas y de colágeno puede p redisponer a una rccup:ra..
ción dismi nuida del intcstlno dañado por varias causas,
como la c:ncerocoliris nccro.sante. el fallo orgánico mulrisis·
cén1ico ~, la cndotoxemia.
Vari~s estudios han pucs<o de manifiesto los efccms beneficiosos de la arginin.a..sobre la función gasrroin tcstinal en
animales con ú1cer.tS in,cscinale.s.. enteritis por radiación y
entc_rocoliás nccrosancc. En niños prematuros. la reducción
en los niveles plasn1áricos de arginina se ha rdacionado con
una n1ayor incidencia de esta última afección. aunque se
desconoce si el aumento de la concentración d<' arginina en
las soluciones de nucrición parcncer.11 tendrá un efecco posi·
civo en la reducción de: la cncerocolicis neceo.unce. Asimls..
mo, se ha obsc:ivado una transloc:ación bacteriana disminuí·
da en animales que ingieren un suplemento de arginina. lo
que sugiere un ckcto re-parador de la arginina en las ulcera·
cionc.s de la mucosa. El cfcc,o barrera de:- la arginina puede
incluir la í<'Stirución de la mucosa por una n1ayor migración
epf<dial y una reducción de la permeabilidad rranscpicdial
inducida por d NO. En apoyo de esta hip6ccsis, "arios estu·
dios han demosrrado que una dicta suplcmenmda con argi·
n ina disntinure el ca.maño y el nún1cro de úlceras provoca..
das por antiinílarnacorios no csceroideos. No obscancc, sc
desconoce hasca qué punco en varias afecciones del intcsrino
en los seres humanos existe una clísminución de la a rginina
en la mucosa. ,'\demás. en algunos procesos pacológicos,
con10 la enfermedad inflamatoria intestinal, la producción
de NO por la iNOS es cxccsi•'a y no se ubc si la administra·
ción de arginina podría •gravar la cnh:rmedad.
Un nuevo aspecto dc las funciones de la arginina es cl
de.scubrimicnco de la activación de la vía de señalización
m TOR (proteína quinasa diana de la rapamicina de mami·
feros) (cap. 11. Regulación de Li expresión genica mediada
por con1puescos nitrogenados.como 11) en los enrerocicos. lo
que estimula la sín tesis proccica. la migración cc-1ular y la
reparación in ccscinal. así como la reducción de los procesos
inflamacorios. No obscancc, dosis elevadas de arginin.a pue..
den desencadenar efecco~ adversos., con10 diarrea sccrerora
dependiente de prostaglandinas.
El daño hepátko <ambién se modifica por d NO. Como
la síntesis hepática neta dc arginina es muy pequeña, b fuen ..
« predominan« para la producción de NO en d hígado
proviene de la arginina exógc-na. 4-\si, el daño hepático pr<>ducido por isquemia y rcpcrfusión se accntia con la infusión
de arginina.. La dcpleción de arginlna puede conducir a una
reducción en la simcsis de NO y poliaminas y predisponer al
individuo a un rcuaso en la recupcración de la enfern1edad,
fulJo orgánico mulcis.isrémico y cndocoxcmia.
Enfermedad renal
El ~O. las poliaminas y la prolina desempeñan funcíones
imponancc.s en Ja función renal. En concentraciones fisiolO..
gicas. d NO regula la hemodinámica glomerular y medular.
la liberación de renina y el »olumcn de Ruido cxrracdular.
Sin en1bargo, la producción excesiva de N"O puede provocar
la forn1ación del anión pcrox.inirrho, la nitración de los rc:s..
ros de cirosina en las proccínas y la producción de radicales
h id roxilo. y contribuir a la pamgcnia de "arias cnh:rmedades
renales con1una, con10 Ja glomerulonefricis autoinmune y la
insuficiroci.a renal poscisquémica. En estos casos, el exceso
de arginina en la diera ( 1 % de ª'!linina en d agua de bebida
dura.nce 1 scntana) p uede ser dañino y p roducir lesión me..
sangiaJ y fib rosis en situacionc.s de glomcrulonefritis. ~o
obstante. la síntesis disminuida de NO por la iNOS puede
contribuir a la patogenia de la hipertensión )'a la lesión glo·
merular. Esto explicaría por qué la mayor parte de los estu·
dios realizados con suplementos de arginina indican que la
sup lemenración de la dicta con este antinoácido es (aril en la
prC\-cnción o disntinuáón de Lt p rogresión de varias enfer..
mcdades renales caracterizadas por hipertensión incraglome·
rular e hiperrensión sistémica.
Curación de heridas
La ruración de las heridas es un as.pc,co impon.tnce en los
pacientes con lc:sionc.s corpor.ilcs. ya que disminuye la mor..
bilidad y la monalidad. El NO producido por la iNOS pa·
n:ce ser un elemcnco CSt'ncial en cstc: p roceso...-\demás. la
suplcntencación de la djcca con arginina. ranto en mimalcs
con10 en seres humanos. acelc:ra la cicarrización. aumencan·
do el contenido de hidroxíprolina4 Asim ismo, en pacienccs
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
pediátricos quemados se ha dcntoscrado que cxiscc una mar..
c.ada degradación de arginina sin un aurnenco concon1itantc
dc la sín rcsis, por lo que parece: que la 3dminiscración exóg-c..
n;a de arginina es obligatoria para n1antencr u n balance ni ..
rrogenado positivo. Por orr.1 parce, en p::tcienn:s d iabéricos la
adntinisrración subcur3nc.a de a rginina en los lugares ulcera..
dos acelera la cicauización de las heridas.
Tumoragenes1s
El :--JO inh ibe la rumorogéncsis ju vivo. mientras que las
poliarninas la estimulan. Sin embargo, la supresión o csti.mulación de la ru.morogéncsis por la arginina dep<nde de l;is
acrividadcs rdati\'llS de l;is vias de la arginasa y de la NOS,
cuya expresión varia con los c.scadios de: la carciaogCncsis.
.No obscmrc:. la mayoría de los csrudios realizados j11 ujt•t>
indican que la .suplcn1enración diecécic.a con arginina desde
la inducción dd rumor prorcge al huésp<d y aumcnra la su·
pcrvivencia a través de la cicotoxicidad mediada por NO.
Así, e n modelos c:xp<rimenraks se ha obscr\'ado que la ad·
m inistración de arginina disminuye la hipcrprolif.::ración de
las células de las cripcas e n el cáncer colorrccral. Los ckccos
de la suplementación de la nutrición cnteral y parenteral con
arginina en enfermos con coincer se consideran de forma de...
callada en el capículo 20 (Nuevos nuaicnccs en nutr ición
cnrcral y parenreral) dd tomo V.
1
H !S inhibe d desarrollo de la 2rcrosckrosis, es un potcncc
ncu.roproteccor y neuromodulador y regula Ja hon1eoscasis
de las células madre mcscnquimalcs y de los linfocitos T.
Ñficncras que la sínrcsls de GSH depcndience de clsceína
ha recib ido una gran acención en numerosas siruacioncs pa...
tológicas, al ser csu: compuesto clave en el manccnimienco de
la defensa antioxidante a nivd inrraccluJar, limitando 1os
cfcccos negativos de las especies reactivas de oxígeno (cap) 13.
E.srrés oxidativo v mecanismos de defensa mtioxidantc , 1as
funciones del H~:S son poco conocidas y mc:nos aun en rcla..ción con la p revención y el cr.uamiento de la enfcm1edad.
En los recién nacidos, espccialn1entc para los prcmanLros,
la cisteína es un aminoácido condicionalmente cscnd.tl y.a
que la proporción de sín tesis de 11ott0 no es suficicncc para
cubrir los requerimientos corporales. Ello se debe a la escasa
actividad de la ciscationasa hepática. ~-\si. los lactanccs aJi..
n1entados con leches con predominio de caseínas, ñcas en
merion ina, p resentan concentraciones p lasmáticas aumenta..
das d( cscc arn inoácido y ni\'elcs bajos de cisccína. Cuando
los lactantes son alimen~dos con leche materna o con fór..
n1ulas lácteas enriquecidas en proceínas del sueco lácteo. n..
cas en cistC"Ína, las conc<.'ntraciones de csre aminoácido se
normalizan. La adn1inistración de cistcína con la dicta pare..
ce fu ndamenral ya que, en bajas concencracioncs tisulares,
cscc an1inoácido se incorpor.t pr<."ferenrcmence a las proceínas y no al gluratión. por lo que se afectad sisccma de dcfcn-
Ci&tema
La cisrcína es un arninoícido dispensable para el aduleo hu mano. q ue en circunstancias fisio lógicas se puede s inrecizar a
panir de metionina y serin-a, como se ha de-callado en d ..s:,:
pirulo_} (Mccabolismo de los aminoácidos). No obsrantc,
cscc aminoácido csr:i presente e n la dicca habirual y su ingcs ..
ca media es de 1 g/kgldía. Existe una rebción compltja en ere
el mc-rabolisrno de la mctionina y dc la cisccína, de forn1a
q ue la mecionina dc Ja dieca no siempre es c-fccthil para sun1inisc r~1r la cancidad de cisceína endógena necesaria. En de..
terminadas condiciones, la absorción o d carabolismo de la
n1ecionina esrán alterados y es necesario incluir la cisrclna e n
la dicta a 6n de mantener un a síntesis proceica y una ha...
n1cosrasis corporal adecuadas
La ciStc-Ína es u n nuuicnce scmiaencia) que está prcscncc
en d espacio cxcracelular prindpalmcncc e n forma de cisti-...
na, un dímero oxidado de la cistc-ína. Con la avuda de u n
siscema de cransporce, la ciscina atraviesa la mcn~brana p)as...
mática y se reduce hasta cisteína por la acción de la riorredoxina y d glmación (GSH). La cistdna inrracclular dcscmp<·
ña un papel importance c-n la hon1costa.sis celular como
precursor de la sínrcsis proccica, para la producción de GS H .
de sulfuro de h idrógeno (H!S) y de raurina. La sínrcsis de
H !S escá cacaliz:ada por dos sistemas e nzimáticos depc-nd icnces de piridoxal-fosfaro (PLPJ, denominadas ciscacionina
~-sinrasa (CBS) y cisracionina y-líasa (CSE), así como por la
mcrcapcopiru\'ato sulfuro cransferasa (.\1SD. que es indcpcndicn re de PLP. junco con la cisteína aminouansferasa
Ulg. ~8 . El incc:rés por la cisrdna ha aumentado al cono·
ccrse que d H!S, u n gas como en d caso dd NO, es una
molécula que tiene funciones en la señalización celu lar. El
t.~tionina
Hcy
Cys
Ser
- cas
H¡-0
ª•
•
Cysta
~E3MP
~ .f?cys.Gly "'
Cistma
Cys
coo- - -
0
@
~ y-GtU-Cys :::V
©
CSA --~---+
eso - -Hipotaurina
GSH
--SUifito
(11202
Taunna
Afwn 9-1. Metabolismo de la cisteína. CAT: c1Steína arninotransferasa; CBS: cistationina ji-s(ntasa; COO: cisteina dioxigenasa; CSA:
cisteina sulfina10; CSO: a steína sulfinato descarboxilasa; CSE: cistationina y-liasa; Cys: t.-cistefna; Cyss: L-cistlna~ CyS1a: ctstationina;
·rGlu·cys: y-glutamk isteina; Gly: glicina. GSH: glutatión; Hcy: he>mocisteina; JMP: 3-m.ercapto p1ruvato: t.-Ser: senna; TRX: tiorredoxma. 1: sis1emas GSH/Tnc; 2: GCL lglutamata cisteína tigasal: 3: GS
(GSH sintasal; l.: aspartato (cisteína sulfinatol aminotransíerasa.
Amino.leidos semiesencia)es ~ deri\'ados. de .1m1no.ici~ de interés nutncional
sa anáoxidanre celular; cn efecco, la biodisponibilidad de
cislcÍna es e:I paso limitanrc en la sínccsi.s de glucatión.
la suplcmentación de la dk:u con cisceína o su dc-rivado
N -accálciscdna (:-lAQ tiene efectos favorables sobre d en·
vejecimicn10 y procc:sos pacológicos que: cursan con c:srr¿s
oxidarivo, como las enfermedades cardiovascularcs, b diabc·
ces de ápo 2. la esccacosis hepática de origen alcohólico, bs
enfCrmedadcs inflamalorias intcsánalcs.. las enfCrmedadcs
neurodcgcnerarivas y la infección por V I H u 01ros virus. En
ese sentido se han dcscrico mejoras de la salud vascular, la
fuerza muscular, la densidad Ósea, la inmunidad adquirida
c.clular. la inflamación sis1émica, la preservación de Ja función cogniti\"a1 la progresión de la neurodcgé'ncración, así
como el curso clínico de las infecciones por el virus de la
gripe. lo que se rraducc en cfcccos positivos sobre la fragili·
dad y b monalidad en las pasonas de edad avanzada, sobre
iodo en las quc ingieren canddadcs relarivan1ence pequeñas
de proteína. como suele ocurrir en las dieras basadas mayo.
rirariamt'nte c:n el consumo de p roduccos ve:g<:calo.. Por orra
parte, los pacicnccs en estado crícico que rccibcn nucrición
parenlcral o cntc-raJ enriquecida cn cistcína. cxhibcn un me:~
nor c.atabolismo de cisccína \. una mavor síntois de GSH .
Las p roce"Ínas narurales ricas 'en cistcí,;a, con10 las de suero
láctco o la queratina. al ser manufacruradas con un c)C'\'ado
grado de pureza y calidad, pueden ser urilizadas parad dc:sa·
rrollo de produccos en nucrición clínica enriquecidos en cis..
ceína. La cisceina es 1ambién un aminoácido indispensable
en la enfermedad hepática. ~-a que su biosínccsis sc encuc-nrra
afectada. En algunos procesos parológicos, como la cirrosis
hepácica. la accividad de la cistationasa es n1uy baja. lo que
c:xp1ica la necesidad absoluca de qu~ escos enfermos ingieran
proccinas con abundante cist<:1na. Esca es la razón por la que
los suplc:mc-ntos dietélicos para el trac:amien10 de las hcparo-parias incorporan proteínas del suero lácteo con una e:lcvada
r<:laciOn de cisccina/mctionina..
GUclna
La glicina es un aminoácido con propiedades glucogénicas.
precursor imporranre en la .sintesis de crcacina, porfirinas,
glucación y nucleócidos. además de cstar an1pliamcnce reprc~
sentado en la proceina más ahundancc de los mamíferos. e:I
colág<:no. Asimisn10, forma parte de )as sales biliares conju ...
gadas, necesarias para la absorción de: grasa. Además. cs1e
aminoácido regula la cnuada de calcio a través de: las n1cm·
branas, aspcao mediado por un canal iónico de:pendiente de:
los aminoáctdos. Asimismo. es un inhibidor de la nrurocransmisión en el SNC y un coagonisca del glucamaco para
los rcccpcorcs N -aceril-o-aspanaco (NMDA).
La gUcina se sinceriza a panir de saina. rreonina, colina e
hidroxiprolina a cravés del mccabolismo interórganos, cspccialmeme el hígado y d riñón. La degradación de la glicina
ocu rre por eres vías: el sistc-ma de: rorura de glicina (GCS,
glycwe deavage rprem), la scána hidIOximccil- cransÍ<:rasa y la
con't·ersión a glioxüato por la i>-aminoácido oxidasa, siendo
la principal la p rimera de ellas, que da lugar a la formación
de amonio y CC}z (cap. 8, Mccabolismo de los aminoácidos). La ingcsta media de glicina es de 3.2 gfdía, pero cxisccn
varias lineas de evidencia que rugieren que la giicina e:s un
9
antinoácido condicionaln1cnrc esencial para los laccanrcs, en
panicular para los recién nacidos prcmaruros. En animales.
la proporción de sínccsis de glicina disminuye cuando los
antinoácidos no esenciales se clin1inan dC' la diera. Asimis·
mo, se ha sugerido que la ddkicncia de glicina puede ser
responsable de:) c recimiento rclacivamcnce pobre del niño
precérmino alimencado exclusivamcnre con leche materna,
~-a que ésta tiene un concenido relativamente b.ijo de glicina.
Utilizando la cxcn:ción urinaria de 5~oxoprolina como índi...
ce del esGK!o nu1ricional de glicina, se ha plamcado que los
rcquerlmicnros de: glicina pueden en ocasiones no S<'I sacisfechos por la madre lactame.
La glicina de5empcfta funciones imponamcs en la regula·
ción mccbólica, en las reacciones de defensa mtioxidancc,
como parce del glutadón, y en las funáones neurológicas.
Esce nucrience se ha uciü1.ado c-n la prevención del daño risu·
lar. para aumencar la capacidad antioxidanre. para promover
la sínccsis proteica y la curación de heridas. para n1ejorar el
sistema inmunitario y para cncar 2lgunas cnfermedades.
como la obesidad, la diabetes de ápo l , las enlúmedadcs
c.a.rdiovascularcs, los daños por isquc-mia.. rcpcrfusión, varios
t ipos de cánceres y la enfermedad inflan1acoria intestinal. f..s..
tos efectos múltiples, unidos a la insuficicncc capacidad de
síntesis in vit'O, apoyan la noción de que la glicina es real·
menee un aminoácido condicionalmence esencial para los
.s<:rcs humanos.
Glutamina
Metabolismo
La glutan1ina es un aminoácido con propiedades únicas que
se sin cctiza en cancidadcs suficie:nces para satisfacer las necc...
sidadcs corporales cuando las circunstancias fisiológicas son
norn1alcs. Por ello, clásicamente se ha considerado un aminoácido no esencial. Sin e:mbargo. en los últimos años se ha
argumentado convincencemence que l;i glutamina debe in..
cluirse ene.re los aminoácidos condicionalmente acnciales.
porque en condiciones de estrés metabólico, como la sepsis.
d estrés quirurgico o d policraumalismo, la demanda de glu·
camina aumenca y el ser humano es incapaz de sintetizarla en
cantidades adecuadas.
En condiciones babimalcs de salud, gran panc de la glu·
ramina se obcic-nc: a panir de las proteínas de la diera, ya que:
en muchas de c:llas r<:pre.scnta uno de los aminoácidos rnayoricarios. como es d caso de las proteínas de la leche y de la
e.ame. Una vez digé'ridas las proteínas. la gJuramina es J.bsor..
bida en d inccscino y 5e discribuye por la sangre a diferences
tejidos r órganos. uciliz.ando difcrentes traruporcadores de
membrana, los cuales dc:terminan los niveles inrracdularcs
de este aminoácido Gg. '·9). Esros cransporcadorcs 5e divi·
den en dos caccgorfas. Na' -depcndiemcs y Na'-indepcn·
dienlcs. EncK los Na' ...dependienccs se e-ncucnrran los del
sis1ema A (utilizan prcferencemence alanina) y los de:I sisee ..
ma ~ (ucilizan prctC:renremc:nce aminoácidos con ~ e:n su
CJdcna lacera!), asi como los del siscema ASCT2. El sisccma
mejor caracterizado en ere los Na· ...inde:pcndienccs es el L
(utiliza prcfcrcnccmenre: leucina). Dcnrro del sisten1a A, el
denominado rr;msporcador dc arniao:ícidos neucros SNATI
B!I["
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Bases fisíológicas ~ bioqu1rrucas de la nutrición
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HÍGADO
CEREBRO
YOTROS TEJIDOS
C•c.tamma
TÚBULOS RENALES
f'ito"- 9-t. Absorción de 9h1tamina por el 1nlestino y distrib1.1ción a diferentes tejidos. los diferentes transportadores de la glutamina se muestran en diferentes colores. Las flechas azules indican ta absorción de la gtutamina desde et Lumen intestina! a las células epiteliales y a con1inuac1ón a la sangre; las flechas roja.s muestran la captaci<in de la 9lutamina por diferentes tejkkis desde la sangre: las flechas negras indican
el ft~jo de Na; las flechas grises indican los flujos de otros aminoácidos y de protones. Aa~ aminoácido; ASCT2: transportador de aminoácidos
A5C2; LATl : transportador 1 de npo l; SNAT: transponador de ammoácidos neutros; TCA: ciclo de los ácttf.os tricarboxilicos.
es d que rransporta glu1amína de forma norable, cs1ando
implicado en la capración por las neuronas. El SNAT2 se
expresa en la maroría de los 1ejidos, incluido d !ejido adíposo. Los rrnnsponadorcs del si.srcma ~son los que cie'.ncn ma..
yor afinidad por la glmamina; denrro de esra clase, d SNAT3
se expresa en nun1croso.s rcjidos. como el músculo csqucléti·
co. los astrocicos y los hcparociros pcrivcnosos. donde se uri·
liza para liberar glutan1ina. mientras que sirve para caprarla
en fa membrana basola!Cral de las celuJas renales V de los
hepaux:i1os períporuks. Finalmeme. d ASCT2 cap;.. gluu·
mína en d músculo csqudéríco, las células epí1dialcs, los
adipociros y las células mmorales. Una de las funciones más
importantes de csrc cransportador es contribuir a la capt.J....
ción de lc:ucina mediante un sistema antiportc: caralizado
por un rransponador de 1ípo L denominado LATI. Esco
provoca la activación de la vía de señalización de la diana de
mamíferos de la rapamícina, denominado mTOR. d cual a
su \'CZ acti\'a la síntesis proteica y puede explicar, al menos
en parre, la cooperación dt" la gluumina con la lcucina en la
símesís de pro1cínas musculares (!ig. 9-10¡.
La glutamina es el aminoácido más abundante en la san...
grc, con concenrracioncs basales que alcanzan 650 mmol/I.
También es el aminoácido que se encuentra en mayor c.anli ..
dad en las células. La gluramma cons1íruyc d 61 "o de los
aminoácidos del músculo esquelético, por lo que representa
la m11ad dd toca! de los aminoácídos corporales. La glu1ami·
na, junco con la a.boina, transportan más de la micad del
nicrógcno de los aminoácidos circulanca.
Esca gran concc.nrración corporal de glucamina se justlfi..
ca por las importantes y di,·ersas funcionc.s mccabólicas que
tiene csrc ;a.mino3cido y que pueden resumirse en las siguicnces (tabla 9-41:
1. Incorporación a proccínas.
2. T ran.sformación reversible en gJur.tn1aro. La glu1ami·
na se forma a partir dd glu1amaco por la actividad de la
glucimina sincera.u. Con la excepción de su incorporación a
proreínas.. las demás funciones dC' la glucan1ina suponen su
conversión a glucamaco por la acción de la glurarninasa (cap.
8, Mecabolisn10 de los an1inoácidos). Como se ha descrito
Cñ este apimlo. la glu1amina cumple un papel fundamemal
en la desintoxicación del amoniaco tisular. puCSfo que lo uñ..
liza para formarse a partir de glmama10 en los 1ejidos perifé.
ricos y lo libera en d hígado y la coneza renal. La glucamina
puede considerarse. por lo canco. una forma circulante de
aln1acenamienco de an1oníaco. \ 'ale la pena dc:s1acar que:- la
síntesis de glu12mina a parcir de glucamaco puede cambié:n
realizarse en el hígado con fines dcsincoxicanccs. Esco es lo
que sucede en los hc:pacociros pc-rivcnosos para evitar que el
antoníaco no uálizado para sincccizar urca en lo.s hcparocicos
T,¡bt¡' 4.. f~nc1::ines flslolÓ9tC.S y b1oc1.umlcü
de i.. glulamln•
Regula:eión de la secreaón de msulina y reducción
de la producción de glucocoruco1des
Slntesis de punnas, ptrlmtdinas. om:itina. curutina, arg1n1na,
pmlina y asparagm•
Reservorio de nitrógeno
Reguta:eión del reaimbio proteico a través de la vía
de señalización de mTOR
Regulatiiln de ta-expresión génica
Regula:eión de la inmunidarl
Cornbusbble rneta~lico para tejidos de rápido crecimiento
como el intesüno y el sistema inmunitario
lnhibkión de ta apoptosis telular
Síntesis de aminoazúcares y glucoproteinas
Regula:eión renal det equjlibno acJdo-básico
·\n1 noJ< 1do; SNn1t..,t-:nc.1.1
f'"i \
ck>ri:\ados de ,1m1no.íados de 1nteré<; nutnc:1on.JI
9
GllJtarruna
-------
....
EXTIIACnul.All
f
TraMporla<la<6 do •minoácidos
INTllACELULAll
c.c.c.!o
A~G -r
-.~-- KGN •
- --
~ AKG
""'_\
1
~"l
Glut!n'..a:<>
J
'---~-=---'
·
Sri\>liución mTOR
MITOCONOltlA
Gr ....,,.~
GSIE::
1
Credm.ie:nta celuLlt
Y supenívenci.l
Glutamato
Rqu bdorn PoSll•'IOS
Leuelna
AOP
r-- - - - . . . . ¡- Ptoducción de ATP
" - • t -10. Vías melabóbeas de la 9lutam1na en el ser humano. Se ond can las vías de glu1am1nólis1s y la denominada ~luiam•nasa 11IGLS111.
La 9lutamlnóhsis ~ asoc•a a act!Ya<ión de la sen11lizac1ón m TOR (d1ana de la rapam1c1na de mamife:ros) y a la productMln de energ a, lo que
coni:flJce a La est1mulac1ón de la sintt11s proteica El <a·Cttogh.1taramato IKGM1 en la vía GLS 11 es un biomarcador ütt en las enfermedades que
cwsan _con hiperamontem1a, como algynos errores C0"9fn.tos del cKlo ae la urta ylas enc:efalopatias hepáücas. AKG: u-cetogh.itarato. ADP:
adeoos1nd1fos'ato. ATP adenos ntnloslato. CREB2 elemento de ""'l'"•sta 2ae union acAM;>; GDi+ glutamato desnidrogenasa. GLS: glu1arn1nasa. GS. glutarrwna s ntasa. mTORC 1 eomplejO m TOR I; NAOH; nt<ot...,m1da aden•n.dinudeótioo •eduado; NADPH o cotmalT\Ada oderuna dinlJcleóudo fosfato reducido; SIRT"·L S&ttu1na' lCA ciclo de les ac dos tncarbcdbcos
pcripon;aks pued;a acceder • u cir<ubcion gencr>ll. En h
roncza mul, d grupo .tm1d. de b ¡;luwmn• « uuliu p•r.i
formar iones ;,unonio y contnbuar .J equilibrio a...u.lo-b.isico
del orsuusmo lar· 8. .\let.1bol1Smo de lo, am1no.iddo<. )'
! O. Rcgubcion e «¡u1libno .k1do·b.ucJ .
- 3. El grupo unid. de b gluu.muu ¡um.1¡u en l.t sínro"'
de compuestos dl\·cno.s. (:Omo 01.Alcüud°' o SU\ pr1;1..-unorn
( cuhamilfosfato) (up. 1O. .\l cuboli;mo Je lo. nudnmJ<» 1,
ospan&iu y glucosmún.L E. npcütlmcnrc de1!JL>ble l.t pu
ácipación de b gluumm.s en l.t >1ntcs" de nudroudos, ~.,
q ue rcsulr. fund.unem.tl en l.t prolifcuuón <elubr. proceso
qUC" requiere uiu intcnY forn:uc10n Je .i."1dm nu1..lc1(0~.
4. Cna va rcaliud;a b dc...nuJ.Kion de b glu1Jmina, el
gluumato rcsultmtc puede uuliursc en b. \Jntc-s1s de protcinas o incorpor;inc .i li rnolCculJ. de glutJttón. Orro\ desuno~
mc:ubólicos del gluu.nuto "'" '" desc.rboxil;1eión • Jcido
y-aminobuúrko (GABAl o'" indu.s1ón en los fola10<.
). El glutamato se uriliu 1.in1b11En en IJ ~1ntc,is de J.n:'linoácidos a partir de ccro;lcidos. ntcdiJntc rc.:1c<ionc~ de rr.1nsamínación (cap. ¡8' M<1abol1Smo de lo, amrno.iudos). T rn
su utilización en as rcaccionc.s de trJns.1minJciOn. el ghua
maro .sc con\•ienc en a -cetoglut.ir.&to E.\tc contpuesto es}'"
intermediario del ciclo de Krebs. q ue puede u11li;c.1ru: de tor·
ma cneq;C'rica o ser un intermediario en U smto1s de g_luco....,~
lip1dos. aminoácidos~· lxis<S puricas ~- pirimidinrc;as.
6. La !lluramína acri•-a un número de f.ictoro Je tr.u»·
cripc:iOn que. :l su '-C:Z. intlu~"l'n en b expresión de seno re·
bcionados con l.t respucsa inll.mmori.>. b prohÍCr.i<iÓn.
difercncúción y muenc ccluhrcs y sus propus funciono
mcubólías. :\si, la gluwnin• inhibe d factor nuclear k.ip¡»
B (N'f ·KB), estimula• l.t promn.t actindor.i 1 e mh1bc l.t
prorci11.1 de unión a secuencias C:\:\T 'GEBPI
a I•
prorcina c·myc. Estos efectos CSWl medi.ulos. funduncn t.tlmenre. por um acrf\-ación de b YÍa de l.u quin.u..u act1,·oi.J.u
por mitógcnos (aps. 4, Scñalizaáon intncdulu. ~- 11 , Rcgu1ación de Ja expresión génic;¡ por compucsto!t nurogcn.¡·
dos. romo 11).
y"""
De acuerdo con las funciones que se oi.a.b;m de con)1dc·
ra.r, las inrcrrclacionc.s rlsularcs en el met<1bolismo de l.;a. ~u ramtnl se esquematizan en la f'itur• l 1 .
.._
Funciones
La utiiización clínica de la glutamina cst.Í indicad.& en siruJ
dones o rabólicas graves. aspecto que se dct.tlla en el c•pÍtU
m
J
Bases fisiológicas \ bioquimicas. de fa nulrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
lo 20 (NuC\·os nuuic-nccs en nuuición cntcraJ y parcnceral)
de:I tomo V. En estos casos. c:sce aminoácido. adminisuado
en soluciones pan:nceraJcs como dipéptido, puede ser de
gran utilidad en diversos cejidos y células con gran inccnsi-
dad de proliferación (mucosa imcstinal, linfocitos, etc.) y su
aportc cxógeno p uede frenar Ja salida de cscc aminoácido
desde sus reservas n1uscuJarcs. De: esca fo rma se evita la de...
plcción muscular en gluramina. la arrolla de las vellosidades
inccstinale.s y Ja n.:crosis inccstinaL
Varios csrudios en seres humanos udlizando nucrición
parcnceral con solucioncs que contienen glucamin a en forma
de dipépridos han dcmosrrado que la adminiscración de este
aminoácido eleva los nivdcs plasn1áticos circu):anccs de glu ..
tamina y mejora el balance niuogt>nado. aunque no en codos
los casos sc ha podido constatar un beneficio clínico. Por el
contrario, la adminisrración de suplementos de glucan1ina
por vía encera! no n1ejora el balance de n irrógeno pero sí la
n1orbi1id.ad (cap. 20~ Nucvos nurricntcs en nurrición enrcral
}' parenreral, tomo V).
Intestino
Enrre los añas 1974 y 1980, Windmuellcr ySpacth demasrr.iron el papd de la gluramina rn el desarrollo del inrcstino
)' observaron q ue este ó rgano uriliza d 25 " o del Aujo sisré·
mico de glucamina. En el inrcscino. la glucunina es c.I principal SUSlratO e nergético}' la molécula precursora de omiri ..
na, cirrulina. p roJina y ar:;inina. así con10 de nuclcóñdos
púricos y pirimidínicos. y de ocras molécul-as implicadas en
la glicosilación de: proteínas.
Un efecto posible: de la glucan1ina es su influencia en la
sínccsís de aminoazúcarcs y. como consecuencia. en la síncesis de proteínas de la matriz a:cracc.lular y en la estructura de
la n1ucosa. especialmente de las uniones con1unicanccs (rig/11
ju11ctio111). Adcn1ás, como molécula precursora dc N ...accril·
glucosamina y N -acetilgalacrosamina. la gluramina puede
ca como en las células apicales. y la inhibición específica de la
dCSC"mpcñar un papel fundan1cnral en la sínccsis de ntucina
y. por lo canco. en el mancenimienco de la barrera pasiv2 de
la mucosa frente al ingreso de microorganismos.
El papel del sun1ini.scro de glucarnina a (XICienccs cancerosos es concrovcnido. Por una panc. csre antinoácido puede
favo recer el crccimienco rumoral. Por orra. riene claros cfec..
tos beneficiosos, como eJ ntanceninúenro de la mucosa in...
ccstinal v de la masa muscular v la cstin1ulación del sistema
inmunic'ario. Las pcrspcai\'as p;rcccn inccrcsances ya que Jos
esrudios en anin1alcs de cxpcrin1cntación son claramente positivos en el sentido anrirun1oral.
síntesis inhibe la proliferación la diferenciación de los ente ..
rocitos. Así~ la glutamina, además de sus funcio nes mccahóli..
Sepsis. infección. 1raumatism.o y olros estados catabólicos
A pesar de que la glutamina y d glummaro son susrraros
intercambiables para el sistema celular de la mucosa inccsri ..
nal. hay evidencias crccientes que indjc.an que la glucamina
desempeña un papel especifico para el inrcstino. En dccro, la
glucamina no sólo es extraída de la circulación ancrial por el
intestino sino que es sincerizada canco en Jas células de la crip-
r
cas, parece desempeñar un papel regulador dd crecimiento y
diferenciación de la mucosa intestinal a cravCs de la activa...
ción de proceinas quinasas implicadas en cl ciclo celular.
La infección grave altt"ra scnsiblcmenre d flujo de la gluta·
n1ina entre diÍC"rentcs órganos y escos can1bios están acomUrea
/
LINFOCITOS
Pf'ol•feracion
MUCOSA INTESTINAL
1
DJI f.,,.. t -11 . Interrelaciones tisulares en et met.abalisrrut de la glutamina.
MÚSCULO
Amino.leidos semiesenciales y derivados: de ~1m1no..icídos de interes nutñciona.J
9
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
pañados por alcenciones iinporrantcs en el cransporre a era..
vés de las membr.nas y dd mcrabolismo inrracdular. El
músculo csqudérico. d mayor depósito corporal de giurami·
na. aun1cnra has ca dos ,~eces la liberación de esce anúnoácido
durante la infección~ así como la sínccsis endógena. N"o obs...
cante, a pesar dd incremento c:n la acti-..;dad d..- la gJucamiaa
sintera.sa del n1úsculo esqu..-lérico, el pool de gluramina in era..
c.c:lular disminuye de forn1a notable, lo que indica que la
urilización es n1uc:ho mayor que la síntesis. Adcn1ás. c-1 pool
circuJantl" de gluran1ina disminuye, porque csrá incrc-mcnta..
da la capración por ouos órganos. El hígado es d órgano que
capra más canriddd de glutan1ina du.rance una infección gra~
ve. Así, arudios realizados c.n roedores endoroxén1icos han
demosrmdo que el Aujo nero de glmamina al hígado aumcn·
ca c:nlre 8 y f O ...,·cea. lo cual se debe en parre al mayor flujo
de sangre a1 órgano, pero rambién al aumento hasta 3 o 4
veces de la actividad del si.scema de uansportc: acóvo.
i\lgunas ciroquinas, como el fu.croe de necrosis rumoraJ
alfu (TNF-a ) y las imcrlcuquinas 1 y 6 (IL- 1 e lL-6), y los
glucocorcicoidcs parecen ser las moléculas responsables dd
incremen10 de la capcación de glu1.tmina aJ aumentar la
acóvidad del sisten1a de traruporce por un mecanismo des..
conocido. pero probablcmenre regubdo a nh·d posrrans·
cripciorutl. ya que canto las ároquinas como los glucocorcicoidc:s no awn..-nc.an el n1R..'1A del si.scen1a de cransporce.
Además. d TNF-a, la IL-1. la IL-6, el imcrfi:rón gamma
(IFN-y) y los glucocorricoides estimulan la dcgradaáón proceica muscular por activación dcl si.sn:ma ubiquicin-a- pro-rcasoma (cap. 7, Sínrcsis. dcg:radación y r<eambio de las proteínas. 1omo 11).
El inccstino disminuye su ctpaciclad de ucjlización de
glucamina durante la infección STª''e, una n:spuc:sta que pa·
rece regulada por d descenso del factor an:ilogo de la insuli·
na de ripo 1 (IGF-1), característico de la sepsis. Por orra
parte.. los linfocitos y macróF.igos aurnencan el consumo de
gluramina durante los proli'.:csos int'Ccciosos y, en general, en
los procesos inflam-alorios debido a su mayor prolif..-ración.
En csras condiciones de Aujo de glmamina alterado. la
disponibilidad de glura.rnina por el sisrema inmunitario Ji ..
mita algunas funciones celulares clave:,. como la f.tgocirosis y
la producción d..- anticuerpos. Adcn1.is. c:n ntuchos pacientes
criricos, 1-a vía inrcsrinal no suele utüizarsc.. porque cstin re ...
cibiendo nutrición por ,·ja par..-nteral, que carece general...
menee de gluramina.
En varios escados caabólicos, como el craumatismo gra·
\'e, b scpsis o el rrasplancc de médula Ósea, y durame la qui·
mioterapia inccnsiva y la radiación, los nI,~eles plasmáticos
de glmamina disminuyen. La disponibilidad reducida de
glutamina en escas condiciones conduce a una alccración de
las funciones inmunologicas debido a la capacidad dismi·
nuida de las células para proliferar. La fl&nra <J. Jl resume
las aire-raciones en el flujo de glucamina entre órginos du·
ranrc los estados catabólicos.
En las situaciones carabólicas, se- ha d..-mosrrado que la
adn1inistración de gluramina cxógcna por vía pa.rcntc-ral en
forma csrablc, como dipépcidos solubles alanilgluramina o
glicilglu1amina, junco con orros agenrcs anabóücos que promueven la captación de nuuienccs. es beneficiosa para los
pacientes. La administración d(' g1uramina mejora la rc,s...
puesta al alrés mcrabólíco y el balance nitrogenado. prcser·
vando la glu1amina muscular y la distribución de agua cor·
poral al prevenir la apansión dd agua exrracelular y reducir
la rclcnción de fluidos. Adan:ís, en los pacicnrcs críricos con
alccración de la barrera inccstinal. la gluran1ina exógcna pu<":..
de proregcr al huésped de las complicaciones derivadas de la
cndoroxen1ia.. Un posible mccanis-mo de los eͫlOS saluda..
bles de la glur.amina en las sicuacioncs catabólicas graves es
que conrribuya a la sínccsis de arginina y. como coruccuen ...
cia, de NO, aumencando la vasodilaración.
La adminisuación de dipépridos pcmtire la esterilización
por calor de las soluciones de aminoácidos y d aumento dd
conccnido c-n 3lutan1ina. Por otra pane. los dipéptidos son
rápidamenre hidrolizados por las hidrolasas presentes en las
membranas celulares. por lo que son rápidamente aclarados
del plasma, sin que existan pérdidas apreciables por orina.
En d caso dd uaspl.ince de médula Ósea. par<ee panicu·
lacn1cnre indicada la utilización de nurrición parenccta1 en·
riquccida con gluramina. junco con la adminisrración dc
agenccs: cirorrcd.ucrorcs y de fuctorcs de crecimiento hcn1aur
poyécicos.
AtLnquc l.t eficacia cerapéutica de las dieras suplementa·
das con glmarnina por "ia oral csi:í en duda. debido > que d
intestino melaboliza gran pane del aminoácido adicionado.
en estudios recientes sobre las cvidcn,ias cJínicas para el uso
de la nutrición entera( con glutamina S<" ha conscatado que
las di..-ras suplemenradas con csre aminoácido son bien colc:..
radas, mejoran la respuesta inmunológica de los pacicnta
con rraumarismos múlciplc.s y suponen una reducción de
cos10 en los pacientes crlricos ffl¡' I}) (cap. 20, NuC\·os
nutrientes en nurrición encera( y parcnteral. como V) ...-\ pe·
sar de que varios m..-raanálisis basados en codos los estudios
concrolados y a1cacorizados realizados en unidades de cuida..
dos- inrensivos (UCI), con un nl1mc-ro relativamente peque...
ño de pacienccs. han demostrado la eficacia de la glutamina
en reducir la mortalidad y el tiempo de escancia hospicalaria,
dos- grandes estudios muJticé-ncricos reeic:nces con pacientes
de UCI \'Cn<ilados ( REDOXS y MeiaPlus ) han indicado un
aun1cnro de la mortalidad. ~r lo que algunas sociedades
inccmacionalcs, e-n sus guías de consenso para el cr.itamienro
de esre tipo de pacientes recomiendan no utilizar nutrición
parcntera1 o enreral suplcmenrada con gluramina, al ntcnos
mientras no existan nuevas C'\~idencias de su posible: utUidad
en los pacientes crícicos (cap. 10. Nuevos nurrienccs en nu-..
trición parenreral y cnreral. tonto \').
Cáncer
La transfomtación neoplásica se acomparia de aumentos
adapracivos en la síntesis de nucleótidos y de proccínas, pa...
ralelos a la proliferación celular. Las elevadas rasas de síntesis
prordca en los rumores en crccin1iento suponen un gaseo
conrlnuo ranco de aminoácidos esenciales como no esencia...
les. Así, los rumores acrúan como • rrampas de: nitrógeno•.
compitiendo activa.menee con el huésped por los comf>°"
ncnccs nicrogcnados e incorporando aminoácidos canco para
su oxidación conto para la síntesis proteica. Como la glura...
mina es eJ aminoácido más abundanre~ los rumores se consi...
deran •Crampas de gluramina•. Así. c::xisce un flujo nc-co de
m
J
______________________________,
Bases fisiológicas \ b ioquimicas. de fa nulrición
SITUACIÓN NORMAL
MÚSCULO
....~.-:
,
ClutamFna
'
·-,.'
SANGRE
SEPSIS
G.!1.1.1rn'na ,
·-,.'
l.
MÚSCULO
SANCRE
f...,.. t-t2. Alterac1ones eo et flujo de glutamina entre órganos duranre la sepsis.
)
'
' Ca:oa.c 1dad
antim:1drle
Sin....,
' Combustible
~ :.:~:.
-----' Pftll•feración
---.
y funcoén
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muse
f'JlllH f-13 Efectos de la enfermedad critica sobre el pool de glutanuna corporal y alteraciones de funciones que resultan en un aumento de
la mortalidad.
Aminoácidos semiesenciaJes v derivados de aminoácidos de interés nutricionaJ
glmamina desde los tejidos del hutspc<l al cmnor. Por el
contnrio, en el bazo, un órgano importante del sistema in..
munilario, hay un -aumento de la actividad de la gluramina·
sa que conrribuye a disminuir la disponibilidad de glucamina para la proliferación linfocilaria. Además, la progresión
del rurnor, asociada con un ávido consumo de gluramina.
conduce a una depresión en la acfi,~idad de lis células. NK.
implicadas en la eliminación de células malignas.
Por lo canco, la suplcmcnración de la diera con gluramina
puede producir efectos muy diversos en estos pach:·ntcs. Por
un lado, facilicarfa la accividad de las células :--11<. Por orro
la.do. el suministro cxógeno de glucamina podría lencr el
efccro inde.sc:iblc de alimencar al rumor. Hay que cencr <'n
cuenca, además. que se pueden empicar análogos dc glura·
mina como medie-ación anritun1oraL lo que con1plica coda·
\'ÍJ más el panor.ima. \ ' arios estudios clínicos han dc:mostra..
do, sin emb:argo. que la adminisrración de gluramina
rcscaura la función de las células NK y mejora el metabolismo prot<ico cn los pacientes. Ademá;, la gluramina aumcn..
ca la selectividad de los f.-írn1acos anritun1orala al proteger al
paciente del daño oxidacivo a cravé.s de un aun1c:nto del glu·
calión celular. Por otro lado. en estudios con pacic:nres con
cinccr quc rccibc-n radiocerapia no si: han obser\'ado efectos
beneficiosos derivados de la adminisrración de gluramina,
por lo quc acrualmente no <'XÍste consenso sobre el uso de
glutamina en los pacicnces con neoplasias. No obstanrc:. en
un análisis rccicnte de las cvidencias clínicas para d uso de
nutrición enrc:ral con glufamina se ha obsc:n·ado qu<' es útil
en la mcioría de la mucosiris en p-acienfes que han recibido
quimioterapia.
Asimismo, en una rcvisjón sistemádca reciente se: ha su ..
gcrido que Ja ingcsra de glucamina en pacicnrcs con cinccr
de colon y colorrcctal conrribuyc a reducir algunas compli·
cacioncs pro,,.-ocadas por b quimiocerapia. como murosir.is
incesrinal y diarrea, n1cjorando el balance nirrogcnado. el
sistema inmurtirario y la curación de las hc-ridas uas la ciru ...
gía, si bien no parecen existir bcncficios para la radioquimio·
ccrapia (cap. 20, Nuevos nurricnlcs en nurriciOn enreral y
parenreral, romo V).
Prolina
La prolina es un aminoácido dispensable que puede simcri·
za.ese desde glutamaco y. asimismo, puede con\*Crárse en esce
último aminoácido en el cac-abolismo niuogcn2do. Así. puc·
de ser una buena fucnle de gluramaco y. a su \'CZ, es utilizado
por ocros ccjidos como fuemc de energía (cap. 8 , Metabolismo de los aminoácidos).
La prolina se incorpora en los cc:jidos proreicos y puede
hidroxilarse hasra hidroxiprolina. Tamo b prolina como la
hidroxiprolina se encuentran en c.antidadc:s elevadas en d
colágmo, lo que explica el aumenro de sus ncccsidadcs du·
ra.nce los pcríodos de crccimienlo.
La cnrrada de prolina en los entcrocitos reprc:senra cl pri...
mc:r paso de su ucüización merahólica -a partir de las proccÍ·
nas de la dicu. Allí se degrada en gran parte, basca un 40 % ,
y sólo el 60 6 0 alcanza la circulación porcal. En cl inccstino
sirvc, adc-rnás dc para la sínrc::sis proteica, para la de ornicina
y poliaminas.
9
T~hi.i '~.:>. F1:nclones !s1olÓ~1c.u y en'!( 1n1t•tcl.Jsino
celular d~ la prouna
Si.ntesis de protelnas, espeoalmente colágeno y otras
pro<einas de la matriz celular
Síntesis de hldrox1prolina
Síntesis de argin1na, especialmente en las recien nac.fdos
alimentados al pecho
Regulación de la exoresión d.e genes y de ta diferenciatión
celular
Attivacién de mTOR !diana de la rapamicina de mamíferos!
Señalización via pirro(rna-5-carboxilate, anión superóxtdo
y reacciones celulares redox
Eliminaaón de antioxidantes
La prolina desempeña funciones vcrsácilcs en la fisiología y
el mccabolismo celular (lalrb 9-~1. Asi. es el principal sustrato
nitrogenado para la síntesis de poliaminas en la placenta y <I
intestino delgado dc los lactantes. "i-a prolina oxidasa y ornirina dcscarboxilasa. Adem:i:s. la prolina y su metabolico pirrolina· ) ..carboxilaro regulan la expresión de gc-ncs v la señaliza..
ciOn celular. y la prolina contribuye a la eliminación de ra..
dicaJcs libres. Estudios recic-nccs sugieren que la prolina cirnc:
un papel fundamcnctl en la aCLivación de la via m TOR, que
integra las sc::ñalcs de nurrien1cs como glucosa y an1ino:ícidos,
<l estado rncrgécico ccJulir. de varios fJ.ccorcs de." cr«imiento
y de: varios faccorcs de arrés que afectan el crecimiento y la
función celular. Por Jo ranto, la prolina acnía en conáeno con
arginina, 1cudna y gluramina~ acri"\"3.dorcs de- la vía m TOR y
reguladores de la producción de poliaminas, para amncmar la
símcsis proccica en células y tejidos, sobn: codo del imcstino y
del musculo esquelético (cap. 11, Regulación de la expresión
génica por compuestos airrogcnados. tomo LI).
La prolina. como orros aminoácidos condicionaJmence
cscncia1cs. dc-scmpcña un papel importante en la -a.cr.ividad
del sistema inmunicario (Clp. 11, Nutrición e inmunidad en
el cscado de salud, como IV). Así. la pérdida de función de la
oxidación de la prolina conduce a la alteración de la función
inn1unitaria en el intestino, probabl<mcn1c porque <I pe·
róxido de: hidrógeno liberado en la r<acción es un agente
ci1otóxico para las bacc<rias.
Los rcqucñmiencos n1cdios de ingcsra dierérica para la
prolina se han cscablccido en 5.2 gldia. aunque los jóvenes
pueden llegar a ingerir hasta 11 g/dia.
Taurina
La caurina es un aminoácido no protcinog¿_nico cuya cstruc·
cura quíntica corresponde al ácido ~aminoctanosulfónico;
c:s un compucslo ubicuo y representa la amina incrace:lular
más abundante en los mamíferos. Un hombn: de 70 kg con·
tiene aproximadamente 70 g dc taurina con una concencra..ción incracclular de 5· 50 mmol, nti('nrras que los nivclcs
plasmáácos se sirúan en LOO µn1ol. i\unque inicialn1encc se
pensó que la raurina eta sólo d producto final del metabolismo de los aminoácidos azufrados, en la acrualidad parece
bien cscablccido que csce compuc::sro inccn'Íene en los proc<'·
sos de excicación ('.n el SNC y en el músculo. Entre: otros
procesos. participa en la funci6n de: la terina y del corazón,
la cscabilización dd potencial de membrana, la modulación
dd rransporte de calcio, la osmorregulación. la neuromodu-
m
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
lación, c:l mantenimiento de la capacidad an tioxidante y la
inhibición de la fosfo rilación de determinadas prordnas,
además de ser fundamental para la formación de sales bilia·
res conjugadas y para la fu nciOn leucocitaria.
La a.bla 9-4í resume las funciones fisio lógicas más impar·
canees de la. taurina.
HC 1
Metabolismo
Cisteína
Los rcqucñmicntos de taurina se satisfacen con la ingesta
dietética y por la sín tesis dt 1101'0 a parrir de cisccína.
L.t mctabolizaciOn de la cisceíru hasta caurina ocurre n1a)'Oril2.fiaménte e n e l hígado. La cisrcína es oxidada hasta ácido
clsteinsulfinico por la enzima induciblc cistcína dioxigcnasa.
El cistcinsulfinato puede dcscarboxilarsc hasta hipocaurina
median te la cistcinsulñnico dcscarbo:cilasa o puede ser cransa..
m inado con a-ccroglutararo hasta s ulfinilpiruv·ato. que c.s...
poncáncamente se dcscon1pone en piruvaco y sulfito. Se dc.s...
conoce si en la oxidación final de hipocaurina a taurina
interviene una enzima cspc:cífica o la reacción es espontánea
en p resencia de oxígeno. La fiaura 9 14 mucscra la vía de
síntesis de taurina a parár de cistcín.t en el hígado. En otros
tejidos. existen vías altt"rnativas para la síntesis de taurina,
aunque' cuanricarivamc-nrc no son in1porcanccs. Así, se puede
sintetizar a panir de N ..accrilcisccína y glucarión.
La capacidad b iosintética de taurina en el hombre, al
contrario de lo que ocu rrc- en otros mamÚt"ros, como los
roedores., es lim itada y el rc:cambio es escaso. Asimismo. aJ ..
gunos tipos celulares, como los astrocicos, son capaces de
sintetizarla. mícnrras qut" orros. corno las neuronas, no puc~
den realizar dicha sínccsis.
Funciones
La dct1cic-ncia de- taurina se produce en monos jÓ\•c-ncs. f<.")¡..
nos y otros anin1alcs de: labor.uorio, pero no se considera un
compuesto esencial para la especie humana cn circunstan..
cias normales, ya q ue puede sintetizarse a parcir de cisleina.
La ingcsta de laurina es usualmenrt" inferior a 200 mgfdía y
se d<."be fundamen r.aln1ence a la ingcsca de carne y pescado,
siendo lo.s. niveles plasma.ricos dependientes del conlenido
dt: aminoácidos azufrados de la diera.
Taunna y desarrollo del facrance
Los recién nacidos humanos alimentados con fórmula. c:spccialmence los pren1aruros. pueden lcnc-r un mayor riesgo de
l•~l•
1·6. Func1on11S ll•i >lóa!c¡; d• l• l•ulir.•
Formatió-n de ácidos biliares con109ados
Excreciitn d.e colesterol
Osmorregalación y regulación del volumen celular
TransJl"rl• 1óruco INa', Cl e intercaml>10 N3'·Ca"1
lnhib;ción de la fosforilación de proteínas
Citoprotección en el sistema nervioso central
Neurotransmisor
Función retm1ana
Formación de N-clorotaurina en reucocrtos
Eliminación de compuestos c~rbonito reactwos
Oesarrollodel feto y del recién nacido
St'
1
02
~
CH2
1
NH3·
C1stelnJ: diox¡gen.asa
lfe24
so2
1
CH2
1
HC - NH3·
1
coo-
coo-
Ac-.ida cisteinsulfinico
~arba'11asa
C02
SOj·
\(, <l2
~-
1
CH2
1
CH2
1
1
CH2
1
CH2
1
Taortna
Hipotaurina
NH~.-
NH31"
fl-,ura ,_14. Formación de taunna a partir de
cistelna~
PLP: plri--
doxal-fcsíato.
sufrir una insuficiencia de taurina que los alimentados al pe. .
cho, ya que las fórmulas basadas en leche de "aca contienen
mucho menos cantidad de este compuesto (1 -3 ~tmol/dÍ en
las formu las no suplementadas &eme a 25-35 ~tmol/dl en la
leche humana). Por aira panc. se ha de5Crito q ue b acñvidad
de: la e nzima cisceinsulfinico dcscarbox:ilasa es muy baja e n el
prcn1aruro y madura en las prin1cras semanas dcspu~s del
nacimiento. Esto explica que se hayan cnconrrado bajos ru..
veles plasmáticos y urinarios de taurina t"n los recién nacidos
precérmino t"n rdación a los a.limcnlados al pecho. Aun así,
se mantienen las dudas acerca de la esencialidad de este com..
puesto. ya q ue no condiciona cambios de crecimien to, re..
tención de nitrógeno o cambios metabólicos.
Los niños alimentados al pecho segregan fu ndamental·
menee ác:idos biliares conjugados con taurina. mien cras que
los alimentados con fó rmula sin ta urina lo hacen en forma
de conjugados con glicina. Debido al carácter h idrofi1ico del
ión sulfónico, eJ rau rocolato es n1ás soluble en agua que: el
glicocolato, lo que influye en la d igcscibüidad de la grasa
dietética, así como en su reabsorción~ En los nconaros., <."spc..
ci.aln1cnce c-n los prematuros de n1c:nos de 33 semanas de
gestación, la suplcmcnración con taurina a las fórmulas au..
menta la síncc:sis de ácidos biliares tauroconjugados y la alr
sorción de grasa. i\simismo, la taurina parece p rcircnir la
colescasis..
La concc:nrración de taurina en la retina c:s m uy dcvada y
supone 40. 75 °0 de: los compueslos nicrogc:nados no prolej..
cos Ubres, aunque: su distribución en los diferentes cipos cc-lulares es diferente. Durancc las décadas de 1970 y f 980 se
.sugirió que los niños alin1cn tados con fórmulas carentes de
taurina podrían prc:scn rar a nomalías t"n la función rt"(iniana,
tenit"ndo en cucntl los resultados obtenidos en gacos y mo·
nos que ingerían d ictas deficientes e n este compuesto. Sin
CAllCLt
Amino.icidos semiesenc1ales v derivados de am1noacidos ele interés nutnclonal
9
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
embargo, C'Studios posteriores confirmaron que. al menos e n
los recién nacidos normales con una ingcsca de cistcina adc_..
cuada. con10 ocurre con las fó rmulas láct~ adaptad.as~ no se
producen anomalías deceaables e n la función visual No
obstante, e n Jos laccanccs aümcncados con nutrición paren ..
cera! durante un tiempo prolongado se rccon1icnda la admi...
niscración de raurina . Con independencia de: las evidencias
clínicas sobre Jos efectos reales de: la suplemencación con este
compucsco. práctic.amence codas las fórmulas in funrilcs esc-.in
adicionadas de taurina para igualar las concenrracioncs de la
leche- materna y manrcnC'r nivele!'S p lasmáticos de caurina si..
milarcs a los de los niños alimencados al pecho.
Por otra panc-, se ha dcscriro que niños p ren1acuros con
peso inkrior a 1.500 g que rccilx:n una fórmula suplcmcn·
tad:a con taurina desarrollan rc.spuestas audith-as ntás madu..
ras. Asimismo, en el recién nacido de ba¡o peso aümencado
con ~rp. cscá en discusión si la inmadurez de la absorción
rmal de caurina ca= dcplcción dd fHlOI corporal de cscc
aminoácido.
Taunna y enfermedad cardíaca
La c.a urina es el compucsco nicrogcnado no proccico libre
m3s imponancc en cl rejido cardíaco, donde representa alce·
dcdor dd 50 % y a lcanza conccncracioncs de 10-20 mmol.
A pesar de esca concentración Llll clc\--ada. el tejido cardíaco
no sintetiza o.urina y la exrr.ic de: la circulación sanguínea
mediante u n siscema de cransporcc n1uy eficiente dcpcnd icn..
te del intercambio de sodio ,. calcio.
Varios c.srudios, tanto dí~icos como cxpcrimcn talcs1 han
mostrado una morcalidad reducida en pacientes con insufl ..
ciencia e.ardía.ca congc.sciva t ratados con sup lementos de tau·
rina. Es probable que la caurina parcicipc e n b regulación de
la actividad d.c algunas prorcínas dd corazón, como la angioccruina 11 y d complejo de la piruvaco dcshidrogcnasa.
Taurina e 1nmun1dad
L.os con tenidos intracelulares dC' t.iurina son también mu}~
clc\'ados en las plaquecas y en los leucocitos, donde parce~
accuar con10 un potente anrioxidancc- (cap. 12. Nurrición e
inmunidad en d cscado de salud. como IV). La maror con·
cent ración se encucnrra en los nc-utrófilos. En estas células,
la tauriru da lugar a la forn1ación de N ..clorotaurina, por
reacción con el ácido h ipodoroso producido por el sistema
de la rnielopc-roxid:asa. La N ..clorocaurina. aún muy n:activa.
puede ser utilizada por los neurrófilos en la dcknsa dd h uésped frcncc a los microorganismos.
Por oc:ra parce. la taurina se clasifica a me-nudo como un
anáoxidanre. debido a que p.Jnicipa en la procecciOn fre nte
al daño celular pro,.ocado por la hipoxia e in h ibe la apopcosis al inh ibir la fom1ación de radicales lib res de oxigeno.
Desde el p unco de vista q uímico. la taurina es un compue.sco
incrcc. aunque es capaz de reaccionar con con1puacos oxi ..
dances, como d ácido hipodoroso. Sin embargo, la hipocaurina es un verdadero anrioxidance; de hecho, cuando se oxi...
da en presencia de oxígeno, .se con\·ie.rte en taurina. No
obstante, la c.aurina parece ser muy efccciva en la reacción
con compuestos ald ehídicos. por lo que parece cener una
función de prorc::ger a las proteínas inrracelularcs al rcaccio-nar con compuestos carbonilo reactivos.
Taurina y diabeces
Se ha sugerido que la priV'aciOn de tau rina durante el des.a..
rroUo fecal puede dar lugar a la aparición de dialx:ccs meUirus de tipo 2. Así. se ha demostrado que cuando existe rcua..
so dc-1crecim iento incraurerino se comprueba u na actividad
reducida del sistema de t ranspone de t:aurina vque los recién
nacidos de bajo peso adecuados para la edad gc:sracional
desarrollan dialx:ccs de cipo 2 en la vida adulra con mayor
frecuencia.
Por otra parte, la evaluación de las observaciones publica..
das en relación con el papel de la c-J.urina en la osmorrc:gula..
ción inrracelular provee un:t explicación raz.onablC' pa.r.t aJ ..
gunas de Lis aht'racioncs celulares y \illcularcs que ocurren
en la dialx:tcs, como la disfunción de las plaquecas, la rccina,
los nervios y el riñón. o l:a alcC"ración de la rcspuesra inmu ni ..
caria. El estrés osmótico producido por los elevados n iveles
de glucosa m la diabetes da lugar• la acumulación de sorbicol en los ripos celulares donde la capraáón de glucosa no
depende de la insulina y que licncn accividad aldosa rcduccasa. :\sí, la tlucruación en los nivela inrracclularcs de gluco--sa causa dcpleción de varios osmolicos, como la taurina y <'-1
mioinoslrol, en varios tipos celulares.. como las plaquetas. los
leucocitos v las cilulas cndotelia1c-s. Asimismo. se alccra d
transpone de taurina encrc las células gliales y las nruronas y
los foco rreccpcorcs retinianos.
La ficur• 9- 1S mucscra un esquema de las consccucnáas
de la deplcción de t3urina sobre d cndocdio. y las funciones
ncural. rcúniana y renal.
La dc:plcción de taurina origina una menor eliminación
de grupos carbonilo rC'aclivos, con lo q ue aumentan la glica·
ción de las proccinas y la producción de produccos avanza·
dos de la glicación (AGE). Todas escas disfunciones celulares
son b causa a brgo plazo de las complicaciones de la diabetes en la recina. los nervios y los riñones. Además, la depJc ..
ción de taurina ocasiona una alteración de la composición
de la bilis. au mt"ncando la cancidad de conjugados de glici·
na, menos eficientes en la <lin1inación de colesterol. Este
proceso podría contñbuir a la acurnulación de c.o lescerol
corporal y el con.sigujencc: depósho en el siscen1a vascular.
EJlo. junto con la disfunción de plaquecas, células cndocdialc.s y leucocitos, contribuiría al dcSJ.r rollo de aterosclerosis.
La fliur• 9 -16 iluscra la rdación cncrc la dcplcción de caurina y el desarrollo de acerosclcrosis.
Ciropr01ecc1ón del tejido nervioso
Se ha sugerido que las clc\o-adas concentraciones de taurina
endógena, especialmente en la retina. pueden ser las causan ..
tes de la ncuroprocccción frcnce a l;i cxocoxicidad inducida
por el glucamato. Asin1ismo, la procccción de la rerina. puede
deberse a la acción de: la tau rina en la p re\·cnción de la oxi ...
dación de los lipidos inducida por b I= No obsrancc, aun
cuando la taurina cumple: con codas las condiciones para ser
considerada u n ncuroc:ra.nsmisor. hasta la fecha no se ha des..
cub ierco ningún receptor.
111
J
Bases íisiofógicas y bioquimicas de la nutrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
T:h.lnna y éeplec ón de osmo. rtos.
capactdad disml nü1aa <1-e e '1'1 1nackl,, de grupos c.arbonilo
Rego10C1ón
di-smír.u da
del '.'Ofumen
celu.ar
Aumento <fe g., c~ción ce pn:11einas
Incremento de a-lormoc...Ón .je AGE !estrés ox1datrvol
.1
Dlstunctón endotehal
Ofsfunción neuronal
(
Otsfunción ret
1
1
ana
,_... t·1S. Consecuencias de la depleción de taurina. AGE: productos a11anzados de la gticactón.
Tirosina
En los adulcos sanos, la cirosina 5C' considera un an1inoácido
dispensable porque puede sinterizarse a partir de fenilalani·
na en c-1 higado en una reacción caraliz:ada por la fenilalanina
hidroxilasa. Sin embargo. la accividad de esca enzima~ baja
en Ja enfermedad hepática y en la insuficiencia renal crónica.
Asimismo, en los recién nacidos. cspccialmence en los
prematuros, la acti\'idad de la fenilalanlna hidroxilasa es re·
larivamencc baja. pudiendo ser Ja ..:ausa de la apariciOn de
fcnilalaninemias rransicori:u. En estas circunstancias, la riro-sina es un aminoácido esencial y debe aponarsc en cancida...
des adecuadas en la dieca.
La rirosina es un aminoácido n1odulador de las rc::spucsras
inmunirarias. indirecram<ntc. a tra\·és de la producción de
acccolaminas y de ciroxina (cap. 11. ;..Jucrición e inn1unidad en d eS<ado de salud, como IV).
La ingeS<a media de rirosina es de 2,8 gldia, aunque en
los adulcos se alcanun ingcsras de hasra 6.4 gldfa. La ubicui·
dad de la rirosina en los aJimcncos pcrmicc la aportación de
Oepleción de taJr1ra
l
Í
capac(aad d1sm1ru ca
de eliminación de grwpos catbondo
Disfunción
~áfilos y
Disfancicn enacteha
leucoc1tcs
Agregación ptaccerar:a
Aumento de g11Jc1or de proteínas
1
Incremento de a "ürmación
de AGE <estrfs c).1jat1vo)
.
Excre.clón r~
de aci&:is 01hares ~-----------------­
'/de coli:sterol
fflUn f -' • · Relación entre la d.epteción de taunna y el desarroUo de aterosclerosis. AGE_product<1s avanzados de la 9licación.
Arrunoacidos semiesenc1ales y deri\.'ados de *1m1noac1dos de interés nutnc.1onal
9
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
c-sre aminoácido en cantidades suficienrcs incluso en siruacioncs de ent'Crmedad.
DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS DE INTERÉS
NUTRICIONAL
Carnitina
La t -camicina (~hidroxi-y..trimetib.minobutiraco) es un derivado de los aminOOcidos li.sina y mec.i onina ampJiamcncc
dimibuido en 1o<los los «jidos de los mam¡fcros y particularmcnce abundante en el tejido muscular. Es una molécula
fundamcnial en la oxidación de los ácidos grasos y por lo
canco en el n1crabolismo energético. Su función mejor conocida es la de acruar con10 lanzadera de los ácidos grasos de
cadena larga. fu.cüirando su entrada en la m-acriz mitocondrial, donde son oxidados. La L...arnidna parC'cc cambién
fucili!3r la salida de los ácidos grasos de cadena corta desde b
mirocondria al cimsol (cap. 6, Metabolismo lipídico 1isular).
Ceras funciones dC' la carnirina son la protección de la
csrruccura de: las membranas celulares y la reducción dC' la
producción de lactato. Por otra parre, numr:rosas obsc-rva..
ciona han puesto de manifiesto su papel en el control del
ciclo cdular. Varias evidencias sugic.rcn que la apopcosis celular inducida por adición de palmiraro o arcar.tto a los mc:dios de cultivo se relaciona con la sínccsis dr JIDl'D de ceramida; la carni1ina inhibe la mumc celular programada al
prevenir la hidrólisis de la csf!ngomielina y la consccuc-nte
síntesis de ccr•mida. Este cícero es específico para la cslingc>mielinasa ácida, que disminuye su actividad en prcsmcia de
acctilarnirina.
Metabolismo
Los rcqucrimir:ntos de c.arnitina se sadsfacc-n por biosíntcsis
cndógc:na a partir de lisina y mctionina. Ucvada a cabo en el
Mgado y en d riñ6n, y por la diera, La leche y los pro<lue<os
lácteos. la carne: y el pescado son tucntes ricas en carnirina..
Por el contrario, los vegetales.. y enrrc eUos los granos. son
fuentes pobres de este con1pucsco. La carnirina libre es ab.
sorbida de fornu prácticamente completa en e1 intestino
delgado. La proporción de carnitina simeúzada depende de
una serie de faccorc:s, con10 la camitina de la dicta y la coexistencia. d<" estados patológicos. con10 insuficic.ncia renal,
diabcrcs mellirus. abuso de alcohol. isquemia del miocardio
y cáncer.
En la via biosincética de Lt camirina. los cuatro carbonos
dC' IJ cadena y el nicrógcno deri\-an de: la lisina, y los rres
grupos metilos son aporrados por la S.adcnosümcrionina
(S;\M). En todos los marnfferos, algunos residuos de lisina
presenrC's en las proreinas son merilados por proreína ..lisina
mctil1ransferasas que usan SA'vl como donan« de grupos
metilo. El pro<lucro mctilado es un residuo de 6-N-rrimeállisina que se encuc-nrra ('0 numc-rosas rroteínas como las histonas, la n1iosina. la caln1odu1ina }' e cicocromo c. La 6-N..
crimctil.. lisiru es liberada por p~oreólisis y suite cu:itro
reacciones hasta con\'enirse en camitina. La primera rc:ac·
ción r:s una hidro:cilación cacaliz..ada por la crimecil-lisina
hidroxihsa. l.a segunda reacción, catalizada por la ~hidroxi·
rrimctil-lisina aldolasa. libera glicina }' y-rrim<1ilan1inobuciraJdchído. Este úlcimo compuesto es oxidado hasca
y-butirobetaina por la acción de la corrcspondicnrc dcshidrogenasa, y en la úlrim-a rctcción la y..butirobetaína es hidro:<l ..
lada por la y-butirobciafna hidroxilasa par• dar comitina
flig. ... ,-,_
Las dos reacciones de hidroxilación esrán catalizadas por
dioxigenasas que:- requicrC"n hierro.. a.-cc-toglucarato y ácido
ascórbico. Como es bien conocido, la fatiga es uno dC' los
síntomas caraccerísricos de la deficiencia de vitamina C.
que probablemente se debe al déficit en la biosímcsis de
carnitina.
El sitio mayoritario para la formación de_uin1ecil-lisina es
el músculo esquelético. aunque rodos los rejidos cienen capacidad para formarla, dependiendo de la biodisponibilidad
de los sustratos. U na vez que la trimctil.. lisina es hidroxilada
denrro de cada tejido~ puede pasar a la circulación siscémic:.t,
r la y.. butirobet:aína es hidroxilada, fund:amr:nt:"J.lrnenrc en d
hígado y en el riñón, para darcamirina, que es discribuida de
nuevo a otros tejidos.
Funciones
La deficiencia de: carnitina en la especie humana se: describió
por primera vcz en 1973. Desde emonccs. se han diagnostie.tdo m:is dc 100 casos dC' deficic.ncia genética de camitlna.
El mecanismo bioqu¡mico que da lugar a la deficiencia de
camirin3 parece residir en anomalías funcionales de un
cransponador espcclfico de iones de cimirina. Esta deficien ..
cia puede ser skcémjca o sjn1plmic:-nte miopácica y da lugar
a una scric de síndromes, que incluyen debilidad muscular
progresÍ\-a con infihración lipídica del músculo esquelético y
concentración reducida de: carnirina n1uscular. miocardio.
paría, hipoglucemia grave. concentraciones elevadas dC'
amonio en sangre y capacidad disminuida de producción de
cuc:rpos cecónicos c-n rcspues-ta al ayuno4
La dcficic:ncia de c.irnicina puede u.mbién ocurrir junto
con orras alteraciones n1etabólicas, como la aciduria orgánica. o ser secundaría a algunos tracamienros médicos. como la
diálisis renal, la nmrición parcnceral de larga duración y d
tratamiento con ácido valproico. En pacientes con trastor·
nos rubularc-s renales, en los cuales la o:crcción dC' camiána
puede: ser excesiva, y en pacientes en hemodiálisis, la defi..
ciencia secundarla de c.a.rnirina es muy frecucnre. En estos
úlrin1os, la dC"ficiencia se debe a pérdid; de carnidna a través
de las membranas de filtración. aunque también su síntesis
esci disminuida. La dcp1eción de c:arnirina debe sospechase
en los pacicnu:s con terapia de sustitución renal continua y
en la nutrición parcntera1 crónica, así como r:n los uascomos
congénitos de la ~-oxidación, debido a la presencia de hiperrrigliceridemia e hipcrlae<acidemia. Cuando los acil-CoA se
acumulan en el citoplasma provocan la dcplcción de coc:nzi ..
ma A c-n el pool intramicocondrial, causando disfunción micocondrial generalizada y fuUo n1ulriorgánico. con consecuencias clínicas como debilidad n1uscubr. rabdomiólisis.
miocardiopatía. :1.rrirn1ia o n1ucrre stibica. En cales siruacio-nes deben medirse los niveles plasmáticos de carnitina, así
como los 3111Íno.icidos plasn1áticos. acilcartiniru }' ácidos
orgánicos en orina. Además. debe iniciarse b supfemenra-
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CH2 - r -CH2 OH
CJm1t ria
,-.,...1 t - tY B1osíntes1s de cam1una.
Pfll!JáO
C-
0-
0-
Amino.leidos semiesenciales y derivados de ~1m1noácidos de interes nutñciona.J
9
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ción con carnitina si la concencración plasrnálica cae por
debajo de 10 mmolll. En ausencia de guías acmalcs y en e.seas circunstancias pacológicas.. se recon1ienda unasuplemen ..
cación de carnitina de 0,5-1 gfdfa.
Numerosos csrudios han demostrado que la suplc:mcnc:a.~
ción con camicina mejora notablC'n1cnn: las complicaciones
cardíacas y la capacidad para realizar ejercicio , así con10 los
slntomas musculares, la hipotensión inrradialitica y la ane..
mla rcsis.tence a la critropoyerina. normalizando la actividad
reducida de la carnicina palmicoilcransferasa. La Food a11d
Dmg Admit1istratio11 de Esiados Unidos ha aprobado la utilización de la c:arnirin-;1, no .sólo para el tratamiento de la
dc6ciencia de camirina en los pac:icnccs somcádos a hcmo-diálisis sino también para su prcvc:nción.
Aunque d .ululco bien nucrido probablcmence puede sin·
tctlzar cantidades ad-c:ru.tdas de carniñna, d recién nacido
parece cc-ner unos depósitos reducidos de es-ce compuesto, así
como wia baja capacidad de sínccsis. Es posible que la camitina sea un nutriencc condicionalmente csc-nd.tJ para el n-·
cié.a nacido premaruro. Cuando los rec.ién nacidos nom1aJcs
son alimentados con fórmulas lácteas cxenc:as de carnitina,
las concentraciones plasmácicas de carnitina descienden y se
asocian a conccnuacion-cs plasrnáricas clC'vadas di: 2cidos
grasos libres y cxcrcción aumentada de ácidos dicarboxílicos
de cadena media, aunque las implicaciones bioquímicas de
cscos hallazgos son incicnas. La leche humana contiene )Q,..
100 ~tmol/l de camicina. Sin embargo, los neo nacos alimentados con fórmulas a base de soja, o a los que se les admínis..
rra nutrición parentcral coral, no reciben carnitina cxógena.
lo que conduce a bajas concencracioncs pl3Smáticas de cstC'
con1pucsto. llor todo ello. las recomendaciones incernacio.nalcs de composición de fórmulas infantiles para lactan1cs
durante el primer año de vida incluyen la obligatoriedad de
suplementación con carnitina para alcanzar concentr.acíones
sin1ilarcs a las de la leche macerna.
Colina
La colina es una amina cuaternaria Ctrimctilccanolamina)
cuya presencia en los mamik-ros se conoce desde que se dc.,s..
cubrió y a.isló de la bilis en la segunda micad dd siglo x1x. La
colina es un componente de la dicta in1ponantc para la inte..
gcidad de las membranas celulares, d mccabolismo de los
fragmcncos monocarbonados. la ocurotransmisión, la scña-lización incracdul:tr y d cransporte y d meraboL;.mo lipídicos. Escá prcscnce como base libre y formando parce de fosfolípidos en Lt mayor parte de los alimcncos. aunque se
encuencra de forma n1á.s abunda.ore en los huevos. las visee..
ras animales (híg:ido. cerebro y pulmón), en una amplia \'2•
ríedad de carnes y vcgeralcs y en los fn1 tos secos.
En los seres humanos la colina desempeña varias funcio""
nes importances. Es la biomolécula precursora de la fosfucidikolina y de la csfingomidina, dos fosfoUpidos csuuccuralcs que forman parce de las membranas biológicas
6.
Mccabolismo lipídico tisular), prefercncemence lo · a os
en su parte cxr-c:rna, que sirven, además. como prccursoKs de
mensajeros inrract'lulares, como el diacilgliccrol o la ccrami...
da (cap. 4, Señalización incracdulac. romo 11). Los fosfoacilgliccrolcs que concienen colina reprcscncan los fosfolípidos
c!nzea
más abundantes de las membranas celulares. constiruycndo
d depósico corporal de colina más importante para el ser
humano. Asimisn10, la fosfucidilcolina c.s un con1poncnrc
csrrucrur:tl importante de las lipoproccinas plasmáticas, pcr..
miric::ndo la exportación de quilomicroncs y lifXlproccínas de
muy baja densidad (fup. 5. Mccabol;.mo de las lipoproccinas). Adcn1ás, el sur ccancc puln1onar, cuyo con1poncncc
más in1ponancc es la dipalmitoiJ ..lcciána. previene la adhc..
rcncia de las superficies internas de los puln1oncs. La disminución del stLrf3ccantc en los puln1oncs de los niños prcma..
cu.r os causa cl .síndron1c de distiis respiratorio.
La colina es e>mbién la precursora de dos lípidos implicados en la señalización celular, el fuccor acrivador de las pla ..
quetu ( PAF) y la esfingosilfosforilcolina, así como de un
neurotransmisor. la acccilcolina Adc-rnás., la colina puede sc.r
oxidada por vía enzimática ha.sea becaína, }'los grupos mccilo
de ésta pueden ser uciJizados para rcsincetizar mctionina a
panir de la homocisceína. sumjnistrando n1ctionina para la
sínccsis proceica y para las reacciones de c:rarumeciladón.
Occo producco final de esca reacción es la glicina, por lo que
la colina es um fuence alci:rnaciva p:ira este: aminoácido. La
bccaína se rcquiecc cambién pa,. las células glomerularcs renales como osmolicos orgánicos que le permiten ad.apearse al
csrrés osmócico. Los dc:scinos metabólicos de la colina se
mucscran en la figura 9- 18.
Esencialidad de la colina
En 19 12~ Casimir Funk acuñó el término •amina vital• para
describir los compuestos orgánicos que se necesitan ingerir
con la dicta en pequeñas cancidadcs para c:l manccnimicnco
de la salud; este: 1érmino evolucionó más carde hacia •\dlami...
na ... y la colina cumple con el conccp10 de la definición ori ..
ginal. Es una amina que ti<'ne que ingerirse con 1J dicta.
au nque los scrcs humanos pueden sintetizarla -en pequeñas
cantidades a partir d.c la. ctanolamina y de grupos metilo de..
rivados de la. mc-rionina. la colina es un nucricnce esencial
para algunas e.spccies animales. como la raca. la cobaya. el
gaco y el perro; sin enlbargo. no se ha demostrado que SC'a
cstrictamc-ncc c-sencial para los seres hun1anos.
fosfatldilcohna
Esfingom elina
J
Foslollpidos "5bucllJrales
oe IT'lembranas
Acetilcolina
Ne.uur.mmisicin Colina
Oor.amede
grupos metllG Betaln.a
Fosfolfpidos
ae waalil.ac•óo celular
factor activador de fas pfaquetas
Esfingosilfosfonlcolina
f...,,.. t · a. Destinos metabólicos de la colina
J
Bases fisíológicas ~ b ioquírrucas de la nutrición
La irnporrancia de la colina con\o nu rricnrc se:- debe a los
csrudios pioneros relacionados con la insulina. En perros
pancrcatccton1izados con rcrapia insulínica se desarrollaba
csrcacosis hcpácica y morÍ311. m icn rras quc la .administración
de fosF.uidilcolina pancrcláca prevenía d daño hcp:í<ico.
•-\simisn10, en la rara. se asoció la infilcración grasa con la
deficiencia de colina en la d ic€a. Adcn1ás. se :sugirió que la
ccrapia con colina podría ser ú ril en la hepa<opaúa alcohólí·
ca. Por ocra pane, en 1975 se descubrió que la admin istra·
ción de colina acclcraOO la sínrcsls y liberación de ac:crilcoH ..
na por las neuronas. N o obstan ce, la colina se ha considerado
u n nutTic-n cc d ispensable porque e l rcsro de colina puede
sinterizarse de no-i.10 por mctüación secuencial de la fosfu.cidi...
lctanobmina y porque no ha podido dcmoscrarsc un síndro·
me de deficiencia en los seres hurnanos. dada la presencia
ubicua de la colina t'n los alimcncos. así como las elevadas
reservas corporales en los fosfolípídos de membrana. Sin
embargo. aiscen \•arias líneas de cvidc:ncia qu<' indican que
la colína es esencial para la especie humana:
l. Las células c:n cultivo tienen un requcrintit'nto absolu ..
co de colina para crecer y mueren por apoptosis en su ausen..
cía.
l . Los ad uh os humanos alimentados con d iclas deficicn..
ces en colina cit'nc-n niveles plasmáricos más bajos de este
com pucsco.
3. Los st'rcs hun1anos danu rridos ciene conccnrracionc:s
plasmáácas bajas de colína.
4. Las dictas muy bajas en colína (50 mgldía) en los
hombres y en las n1ujercs menopáusicas dan lugar al dcsarro-llo de hígado graso y provocan daño muscular, q ue rcvíertc
con la ingcsca de 550 mgldía.
5. Los seres humanos nurridos por \'Íil parentcral duran...
ce periodos prolongados con soluciones que no contienen
colina desarrollan alceraciones hc-pácicas similares a las ob·
servadas e n los animales dc:ficicncc:s en colina.
6. La ingcsca d ietética de colina influye en la ntecilación
dd D1"A r de las histonas, alrcrando la regulación cpigené·
1íca de la expresión génica. El hígado es el órgano príncípal
donde csco ocurre, estando implicados muchos gc:nes reta..
cionados con d dcs."roUo de hígado graso, la fíbrosis hcpá·
cica y los hcpacocarcinomas.
En 1998, d lmrüute of1Wedidne (lnstiruco de Medícina
de la ik1denúa Nacional de Ciencias) de Es1ados Unídos
clasificó por p rimera va a la colina con10 un n u rric:ncc csen ..
cial para los seres humanos y estableció las rccomend::a.cioncs
de ingata adecuada~ Las demandas dietéticas de coUna se
modifican a causa de: sus interrelaciones metabólicas con
ocros nutric:nccs csc:ncialc:s: metion ina, folaro y vicamin a 812.
codos ellos implícados en el mc1abolismo de los fragmcncos
monocarbonados y. en pan icular. en las reacciones de meú·
!ación (cap. 16, Folacos, ácído fólico y »icamína B!1). Con
cscc tipo de 1nrerdcpc:ndencia dc n ut rien rcs. la c lasificación
de la colina como nutriente esencial exigc den1oscrar que su
casa de síntesis no es suficien tc parasatlsfac<r las necesidades
corporales cuando se d ispone de los orros nutrientes (ntccion ina. folaco \'vitam ina B,i} en can tidades adecuadas. Asi, se
ha demostrado que, en adultos sanos con u n estado norn1al
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~---<
de folaro y vitamina B:~ q ue ingieren una dicta dcficic:nre en
colina. se desarrolla daño hc:pácico y la sín tesis tb novo de
colina no es suficien ce para satisfacer sus necesidades. Sin
embargo. se: necesita n1ás información para conocer las necc..
sidade.s de colina c:n mujeres. laccantes. niños y ancianos .
Fuentes diet éticas e ingesta
La colina se cncuen rra en los alin1cncos en forma lib re o en
fom1a escerificada con10 fusfoco lina, gliceiofosfoc:olin:a, a..
flngomiclina y fosf.i cidilcolina4 La lccitina es una fracción
rica en fosf.uidikolina ob1cnída a partir de la purifícación
comercial de fusfulípidos. y csce término a a n1cnudo lnter..
cambíablc con d de fosfaádilcolína. La lccitina se añade a
nun1erosos alimentos como agen te emulsionante.
Los huevos, d hígado, b carne de buey. la colillor, la soja
y los cacahuccc.s son ej<mplos de aün1enlos ricos en lecicinas,
y la carne de buc:y, los cacahucces, la lech uga, la coliílo r y d
pan , de alimcnros en los que la colina se cncuc-nr.ra en fo rma
líbre. La leche bovina madura y la.< fórm ulas lácteas infuná·
les, fubricadas a parrir de db, conri<ne aproximadamencc:
200 ~lmol/I de cada una de las especies quimícas colína, fos.
facídílcolína y csfingomklina. núencras q ue el caloscro y la
leche de uansición condenen cancidadcs tres a. cuatro veces
n1ayores. Las fórmulas infu..ncilcs manufaccuradas a parcir de
aislados proteicos de soja tiene u n contenido de colina eres a
cuacro veces superior :U de las fórm ulas lácteas. El calosrro r
la leche de rransíción humanas lÍCncn alrededor de 2 mmolll
de colína, de los cuales 550 ¡unolll corrcspondcn a colina
líbre, 400 fl mol/I a colina de fosfolípidos y 800 flmol/I a
colina prcscntc en fosfocolína y gliccrofosfocolina.
La ingcsca diaria media de colina se: estima en alrededor de
400.900 mg en d aduleo, miencras que la inges1a media de
fosfutidílcolina en los países occídcn lales as<ila en ere 6 y 1O g/
d ía. En d caso dd laccancc. supon íendo u na íngcsra de leche
de 150 ml/kg/día. fa ingesca de colína es de 200-150 ¡•mol/
kg/día. lo q ue supone d os a eres \'t'CCS la de un aduleo.
La in1porcancia de ese< nutriente esc:á avalada por el he..
cho de que el Dcparmmcnco de Agriculrura de Esiados Uni·
dos haya desarrollado una base d e dacos con los conccnídos
de coli~a de los alimentos.
Absorción y m etabolismo
Absorción
La colina de fa dícra se absorbe a parar dd lumen dd inccs·
cino delgado mcdiance u n proceso de rransporte activo. Antes de su absorción. parce es mcraboUzada hasca bcraína y
crimerilamina por las baccerias; b p ropia bccaína es absorbi..da y puede sc:n·ir en e l organisn10 coLno donante de: grupos
metilo. No se conocen ocros componentes de la dicca q ue
compitan por e l c.ra.nsportc de colina.
Las fosfolípasas Ai. A~ y B pancrdrícas pueden líbcrar
colína a panir de fosfocolína, glíccrofosfocolína y fosfatídil·
colina. _
La colina libre. una vez absorbida. alcanza la circula·
ción portal. Asintismo, puede ser rcucilizada en los cnccroci ..
cos para fo rma r fosfuridilcoli na y cncrar en la lín fu a cravés de
Jos q uHomicroncs.
Todos los 1e¡1dos .1cunml•n colin.1 por tlofu<tón ,. por
cran.sponc .tctO·o. Existe un 01«.llliJmo ªFíflc.:o e.le rr.ans ..
pone de colin.:a en loa lnrrcr.1. hcrrutocnccf.i.li'-.:a cuy;i \'cloci
dad es proporciorul .1 (.;1_ conccntr.Jc.:tón Je col1n.J ~nc.i . En
el nroru.ro. ore traruporudor exhibe uru c..tp.aud.JJ n1uy
dC'l-ad. que duminuyc
b cJ..J Por otr• rute. el higado
capu colúu en cmtid..J sufi"cnlC p.u• cxpli<ar b de»f"'ri·
ción de b coliru. in\·cct.td.i .t l.t c1n,.:ub...aún •u\tcm111.2 . •A.s1m1.~
mo, b g.lándul.t ~ • .- b pl,,.;en1.1
d0> otg.tnus qu<
captm acumubn coita. en elC'l.J~ propor.aonn. ¡_, op
tación .ro--. de b col1n. por b g.linJut. m•m.in• cxplic•
por qué U conccntr.iLíÓn de 4'.:oluu en Li ~he es 60 \eco
mJyor que b cnconrr.ad.i en el pWm.i ).logutnco. EJ nñi;n
también •cumub rnlm•; pme Je elb .ljl.lte.c en u onn..
pero b =~'" pmc es oxid.td.t tu.u bct.,n.,
ingcsa dietcliea. la canúdad de fosf.atidilcohn.1 inserid• <>
de 6- JO g/dia.
Otras vías merabOhcas
'ºº
La colina puf!dc ser acctilad.J. b.isu Kctilcolin.J. rc..1cción e~ ..
l:J!iuda por la colina acccilmmsfcr.s.i en ,·.inos !ejido.. cspc·
cUlmcnn" en las tcrmin.J.Lioncs de Lts ncuron.u colinCq;i~.
Junquc umbién esci pKSCncc rn ouos 1cj1dos. <omo ~ pi.a
ccnu. u bioduponibilidad de colilu yde •<etol·Co:\ in!lu·
b :u:ffiid.td de la colina acccilmnsfuasa. .-\simumo. I•
colina puede ser oxitbd. suc:csi.-amcnte lu.sta ..!Jehido de
bemna. precursor de la trimctibmin;a, y bcuuu. E..t• úlu
ma cede un grupo metilo a b homoc:istcuu p:¡n rcgcncr;u
mctionina v se con'\iatc en dimcrilttlícliu. rcacc.:.ión c•u.liu·
d. por b bctaina homocistcina metihr.uufcras. tJe-. 9 19 y
Es-e.a última reacción es una .litcnutiv;a .i L1 ..ú. mct.a·
bóllca de r~neraclón de mcrionina que ut1IJU n1ctiltctr.ilii
drofobto; por lo canco, la colina supone un .horro Je meal
lctrahldrofólico en la síntesis de ácido.s nucleicos. Po'>lC
riormcntc, la dimct ilglicina cn dos reacciones de dcsn1ctiU
ción «conviene en glicina !lit · 10 . Así. b colina supon<
u n sustrato alternativo a b síncC"Sis de glicJna :i p.inir de g)io
xilaro v glucamaro o alanin.i. reacciones a.taliudas por p.lici·
na am inorransfcrasas, a partir de serina (c•p. 8. ~lct•bol os
mo de los -am inoácid os).
El fuctor PAF (i-alquil·2·ncctílgliccrol ·3·fosfocolín~) se
'°"
r
'"en
BiosimestS de ta fos/auddcoLna
biosomcsis de fo,fauldikolin• se proJu,e I''" dos' w En
la vi.t predominante. o 1•1Íl d~ r«Up<tJt10n, IJ cohn:.tt procc
deme de b dicta o Je I• degradación cnJógen• dc fosfolipi
dos. es fosforilad• hast• fo,focolon• " <Onvcnid• succ<i«a
mente hrna citidincLfosf.io·<olin• " fosf.uidokolina En la
vía alccrnariva, o b101i11tt'11S de OO\' O, 't1 fosfilcu.lilctJno).Jnlína
es mcñlada sccucnc,.lrnente p.ra fonn>r fosfu1idilcolin..
urilizando como don•nl< Je grupos meiilo< I• SA~ I . relC·
ción caralizada por la cnzom• fosfa1id1lci.nol.1min• ·N me·
rilcr.insfcr.a.sa , t\;. 9· 1' •). La ~ÍJ b1ru:intética át not'iJ e~ muy
u
sinccciza .t partir de citidinditOsfuco-<olin.1 \'el corrapond.icn
acri'"• en el h igado. .iunquc ~e h.J Jcmo)tr;ido en orros nlu
chos tejidos.
Aproximada.mente. el 15-40 • o Je l.1 fosfa11dikol1na he·
párica procede de s1nrcsi..s J~ flOL'(), pero no Je' dispone de
daros •cerca de t. colin• obtenid.i por procc!O> de rec.mbio
cdul.u de los fusfolJpodos. Por lo que h.lCe referencia a la
El.Mlol.ir"' ~
te 1-alqwl· l-acilgliccroi. El PAF se Íorma en much.s cdul,.
s.-inguincas }'Otros tejidos, y agrcs-i: las pl.J~UCtJ.S Cf} ~~nccn •
cr.icioncs tan pequeñas como l O' ltmol; nene t_;¡mb1cn pro·
poed.dcs hipoccnsoras r anúulccnigcnas y est.i 1mpl1c.tdo en
una serie va.ruda de rcspucstas biológtc.u que in4;:1uycn La ln·
llamación. la quimiocllis ,. b fosforihcion de ptotcin.is
FO\.! i~
~~X f.::" '"'ª)_e°'
t'.11
~--
UP
•
SAM - - - - - \!etoo.,,.
., Dw'.G
Pi
CTP
~OP<0l1na V.. Fosfocolina
1
1
1
AD=-
ATP
V..
Acet
Colina
!-CM'
Acettlco na
PAF
\lla áe recuperac ón de co 1na
f 11ia-• •-1t. Bios1ntes1s de la (osfat1d1~col1na, AOP. adenos1nd1fosfato; ATP adenos,ncrifosfato; CDP: citJd1ndifosfato; CMP:. c1ttd1nmonofosfato.
CTP: CJtidíntrofosfato: OAG · d•acaig~ctrol: PAF f.octor •<t•vodor de las plaquetas: SAM: 5-adenosiimetionina: THF: teuahidrofolato.
J
Bases fisiológicas \ bioquimicas. de fa nulrición
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
o
11
tt2c-o-C-R¡
O
R2OH
l
c - o-c- H
1
H2c-o-©-co1ina
11
Fosfat1d1ícolina
Colina
Actlttal'IS!era-sa
D1melllgflcina
R2 -
~-:;;
'
2
H 0
R>sloUpasa A2
COOH
t
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(2HJ
11
H2C-O-C-R¡
1
HO- C - H
1
ICHpJ
formaldeh!do
H:zC-o-©-eotina
Acil.CoA
Lisola.faMllcolma (isoleclUna)
"
Betaina aldehido
R¡ -
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&?aana a~'"iol
~C - OH
1
HO- C - H
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NADH <-H"
H2c -o-©-conna
ICH2<)1
FoonaldehJdo
Gli-cerofosfocotuia
H
o:::1
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2
l
Gto<erolosf=i na
h drorasa
H~-OH
1
Beta1na
HO- C- H + Colina
1
H~ - o-®
,.....,. f -28 Biosintes1s de gli<t.na a partir de cotina.
Las kciúnas, como codos los fosfolípidos, son degradadas
accivamc-nrc-. Esto se debe a )a presencia de enzimas que pcr·
miccn su degradación parcial o rora!. La fosfolipasa A1 caraliza la hidrólisis de la fosf.uilidilcolina para dar un lisofosfolipido y un ácido graso que, a su va. puede ser rcacilado con
tln acil-Co_,-\ en presencia de una acilrr.tnsfcrasa. Alcernari·\'a~
meme, b lisfosfacidilcolina puede ser atacada por la lisofos.
folipasa formando glicerofosfocolina, que puede ser hidroli·
zada por una hidrolasa lib.:rando colina y gliccrol-3-fosfam
lflg. ')-..! ! ). Lo fosfaúdilcolina prcsemc en los alimcmos es
hidrolizada de csra manera por las enzimas digcscÍ\'aS, )' la
colina r<SUltante es absorbida y reucili:zada para la síntesis de
fosfolipidos de ocras moléculas biológicas.
r
Funciones
GesraaOn y laccanc'a
Se: ha demostrado que la placenca humana es capaz de sin«·
tizar colina á~ 11ovo. además de uansportarla eficicncemc.nrc
GfJCErol-3-fosfato
,.,..,.. 9-21. Vía de degradación de la fosfaudíko~na
a partir del plasma maremo. Duran1< la gescación, sobft'
todo en el tercer rrimcscre. las n1ujcra son más susccpriblc:-s
de desarrollar hígado graso, probablcmeme debido a que los
rc:querimicnros de colina no .s< satisfuccn de manera adecua...
da. De hecho, el conccnido hcpárico de colina disminuye de
forma considerable en los animales desde el comienzo de la
gestación hasta c.'I parto.
La demanda de con1puescos que contienen colina es muy
elevada durancc el crccimicnco y el desarrollo, por lo que las
necesidades diarias pueden exceder la aapacidad de sínccsis
del recién nacido. Pan.·cC' que los nconatos humanos. c,spc..
cialn1cnrc los recién nacidos prcmaruros. pueden nccesicar
un suminiscro dicrérico diario de colina. La Atntrica11 Ar11..
dnny uf p,Jiarria (APA, Academia Americana de Pcdiatria)
ha recomendado que las fórmulas infantiles conccngan 7 mg
de colina por 100 kctl. Este daco está b=tdo en la cancidad
de colina presente en la leche humana, que provi:c colina en
Amino.leidos semiesenciales y derivados de ~1m1noácidos de interés nutñciona.J
9
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
forma de lecicina y de csfingomiclina. •'\.sin1ismo, las dlrcccivas de composición de formulas lácccas in f.tnúlcs (2006/ 14 I/
UE) y preparados de continuación (2006/ l 25! UE) (Real
Decreto 867/2008, de 23 de mayo, por el que se aprueba la
reglan1en t3ciÓn témico--sanicaria cspcáfica de los prepara..
dos para laccanrcs y de los preparados de continuación (BOE
131 , de 30 de mayo de 2008, pp. 25121 -37). así como fórmulas para usos nucricionalcs especiales ( 1999/2 l! U E) de la
Unión Europea han especificado las canúdades de colina de
cscos pn:parados y las fucn1c.s q uímicas aucorizadas (colina.
cloruro . cicraco y birarrrato de colirut) para este tipo de pro-duetos.
En la accualid:ad hay eres estudios en marcha con niños
para evaluar b infl uencia de b colina en el desarrollo del
sistema nc,rvioso y de funciones asociadas a éste, pc'ro los
rcsul1ados no han sido aún publicados.
Enfermedad hepárica
Existen numerosos uabajos en animales qui: indican que la
ingcsta crónica inadecuada de colina provoca graves conse·
cui:ncias, como alccraciones del cn:cimienco. de la funciona·
lidad del cerebro, hígado, páncreas y riñón. Sin embargo,
sólo hay dos estudios publicados que examinaron los efeccos
de la ingcsta inadecuada de colina e n seres humanos sanos.
En el primero de dios se demosrró que la disminución de los
depósiros corporales de colina duranre 3 semanas de\'aba la
alanina arninocranslCrasa. u n indicador de lesión hepácica.
El segundo csrudio de dcpkción-rcplcción conscacó que la
sincesis de colina es estimulada por los estrógenos,, por lo que
la depkción de colina durame 92 día.s genera un CS1ado ca·
renda! en d 80 oO de los ' ".troncs pero sólo en d 44 •¡, de las
mujeres prcmenopáusicas. La depleción dietética de colina.
en codo caso~ se asocia a disfunciOn hc-p3rica y muscular que
rcmice con la ingcsta de colina. ..\simismo. la deficiencia de
colina se relaciona con una apoptosis incren1enrada de los
linfocitos periféricos.
Por ocra parte. \-arios i:.scudios clín icos ro pacientes sorne..
tidos a nucrición parcnteral coral con .soluciones deficienres
en coüna demostraron que se des.arrolla csrcarosis hc-párica y
lesión hepacocclular. q ue rcvicrci:n al adminiscrar colina.
Además. la administración de lccit.ina dos vcc.cs por scm.tna
a pacicnces q ue reciben nuuición parencc:-r:tl cota.l durance 6
semanas elc\-a las c.o ncmtracioocs plasmáticas de colina hasca en un 50 °o. En el grupo cracado, las alceraetones hcpáricas disminuyeron en un 30 ° tt. la administración de cloruro
de colina. pa~ecc ígualmcnce cfccciva para normalizar las con ..
ccnrraciones p lasm:iricas (7-10 ¡•mol/!) )' reducir las compliacioncs hcpáricas. De cualquier forma. hay que señalar que
la deficiencia de colina en la n ucrición parenceral cor.U no es
frecuente, y·.i que lo.s lípidos utilizados condenen cantidades
elC'\-adas de fosfutidilcolina con10 agencc emulsionance {una
emulsión de lipidos al 20 ° o conciene aproximadamcnce 13
µmol/!). No obscame, se ha csúmado que los pacicnccs sometidos a nutrición parcnti:ral tocal necesitan duF.t.nte la pri.mcra semana un aporre de 1.000- 1.700 flmol/dia de fosiaúdilcoüna para mantener los n ivdcs plasnúcicos de colina.
Los suplen1entos uciliz.ados por vía cncc:raJ concienen co.
lina. por lo que contribuyen a elevar los ni\•elcs plasmácicos
de los pacientc.s que han eso.do ri:cibiendo nuuición paren ...
ccral. Las diccas ricas en bidracos de carbono dan lugar a
unas mayores necesidada de:- colina, puesto que condicio·
nan una mayor sinccsis de lipidos que tienen q ue ser •en·
vueltos• adecuadamente en forma di: lípoproceínas.
Se ha im·cstigado la posibilidad de q ue la cirrosis alcohólica resulte:. al menos en parte, de una ing~ra inadecuada de
colina. Sin embargo, parece que el daño hepácico se debe
más al cfecco tóxico del alcohol o de éste en combinación
con deficiencia de ouos factores nucricionales. En cualquier
caso. la adminisuación de colin a por vía oral a pacienccs
cirróticos reduce la esccacosis hcpárica y la fibrosis.. Asimis·
mo, se ha observado q ue la administración de dilinolcilfosfaridilcolina canco a raras con10 primates y seres humanos
con hepacopatía alcohólica mejora las alccracioncs del meta..
bolismo lipídico hcpácico.
Por ocra pani:. la deficiencia de colina se asocia en roedores con una mayor incidi:ncia de hepatocarcinoma y una ma ..
yor sensibilidad a los carcinógcnos químicos, probablemente
relacionados con cambios en la actividad de la proteína qui·
nasa C. Sin embargo. no existen csrudios en scrcs humanos
que hayan evaluado d papel de la colina en la prevención del
d.nccr.
Enfermedad cardiovascular
La lecitin:a se h.t utilizado para bajar las concen cracioncs de
colesccrol plasmático ya que la l«itina ..colesterol-acilcransfc..
rasa (LCA desempeña un papel fu ndamental e n la elimi·
nación de colcsccrol de los rejidos peñf<ricos (lp. 5. Mecabolismo de las lipopro1cínas). Sin embargo, a ingcsm de
lecirina provOCl sólo u na ligera disminución del colcsti:rol
plasmático en los seres h umanos. Por otra parre. el crara-micnco con colina o con bccaina .se ha utilizado para dismi·
nuir los niveles de homocisceína plasmática. Aden1ás, el era'""
camienco con bcra.ina es m::ís eficaz q ue el cracunienco con
folato para normalizar la homocisteina y la n1ecionina p las-má.ricas en niños con hornociscinuri;i. Por lo 1anco, la ingcsta de colina podría relacionarse con d riesgo de enfermedad
c:irdio\-ascular.
n
Colina y demencia
La administración oral de colW cou10 cloruro de colina
(2· 5 g) o de lccilina ( 10 - 15 g) eleva las conccncracioncs p lasmácicas de 1O a 40 flmol/I. Dosis más elevadas de csre compuesto aumcncan los niv<'lcs de: acecücolina, lo cual puede
ser incercsance en cic.rcas enfermedades neurológicas, espc::..
cialmcnce en la veja.
Esrudios Jlcvados a cabo en roedores sugieren que la in·
ge.sta diecécica de colina durante la vida posnatal remprana
pued~ disminuir 1a sra\·edad de los déficits de mc.n1oria en la
vejez. La mayor pane de los escudios en seres humanos han
utllizado compuestos q ue contienen co1ina para crarar los
síntomas de la demencia, más que para prevenirlos. Por lo
ranro, se desconoce si la ingcsca de colina podría ser ÚtÜ en
la p ri:vcnción de la demencia senil.
En u n csrudio obsi:rvacional llevado a cabo en n iños con
alceraciones depresivas de importancia se concluyó que- los
m
J
Bases fisiológicas \ bioquimicas. de fa nulrición
n ivdcs bajos e n p l:isma de gliccrofosfocolim más fosfocolina
pueden estar relacionados con un menor recambio de la
membrana de las células glialc:s y. en consecuencia, con un
menor número de células gliales en la panc izquiada de la
corccza p rcfroncaJ dorsolaccraL Asimismo, en un esrudio en
ancianos se demoSlrÓ que la adminisrración de ciricolina, un
compucsco que u na vez hidrolizado gt"ncra citidina y colina,
se traduce en una mejoría dc la mcn1oria vc-rbal.
Una revisión recicncc de 15 esrudios de suplen1enracíón
con colina concluyó q ue existe C\·idencia de que la admin istración de citidindifusfato--colina cicne un efccto posiri\•o
sobre la conducta y el cornponanliento cn ancianos con de·
mcncia y déficic de con1porramicnco. Por orra pane. divcr..
sos csrudios cn monos han n1osrrado que la administración
de colina, junto con orros nucricntes como uridlnmonofos..
fato y ácido docosahcxaenoico, aumenta el contenido de
fosfatidilcolina de las neuronas y disminul"' el proceso de
apoptosis. La región m3s sensible a l;a deficiencia de colina es
el hipocampo, u n área relacionada con la memoria \•erbal y
cuyo desarrollo continúa durante- coda la infancia e incluso
durancc lJ \ida adulea. cuando existe proliferación neuronal.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~,
T~Dl,¡ ~ ·7. Reco..T>~n:sxiones pa~ Las lrqesta.!
•óecuildi •
cotln• !•n m3/d1•I
Lactantes
º"
G-6m.,;es
7·12meses
Niños
1-3años
4-Baños
9-13 años
Varones
14-18 anos
19-> 70 años
Mujeres
14-18 anos
19·>70años
Gestación 11,.50 añosl
Lactancia llL·50 años!
125 (18 mg/kgl
150117 mglkgl
200
250
375
550
550
&00
&25
450
550
TOl"'lado del ln.stJtute of Medici.ne de E-!:lldas Untdo-s.
No existen datos suficientes para establecer los requcrimicn ..
tos de colina. Sin embargo. sí se han cscinlado las ingatas
adecuadas. Como se ha comentado anceriormcncc. has nece..
sid.tdcs de ingcsta pueden mar influidas por la disponibili·
dad diecécic.a dc mcrionina, de folaco y de \ 'icamina 811. adc..
más de por d género, la gcstoción, la lactación y d estado de
desarrollo. As-imisn10. se han descubicrco variantes gén icas
que aumentan los requerimientos de colina. En cualquier
ctso, de forma general, .se ha indicado q ue ingcstas inferiores
a 200 mg/dia aumcncan d riesgo de anon1alías tCralc.s.. n1ien ...
eras que ingcscas superiores a 550 mg/día aumentan el riesgo
de p rogresión del cincc-r de prósraca, adenomas colorreccalcs
y enfermedad cardíaca. Aunque iodos los seres humanos tic·
nen la misma capacidad de síntesis de fosfatidilcolina endógena vb fosfatidilc1anolamina N-metilrransferas.~ (PEMn.
muchas mujeres en c:scado fércil úcnen una caP"tcidad sus...
tancialmcncc más elevada de biosínccsis porque el gen que
codifica para esta enzima se apresa en mayor medida. rcdu ..
cicndo así los n:qucrimientos dicrécicos de colina. ~o obs ..
tan1c, otras mujeres (alrededor dd 40 "ó) tienen un poli·
morfismo en d gen PEMT (n/2325817) que suprime la
inducción por cscrógcnos., por lo que se incrementan sus
rcqucrin1iencos diccéticos.
La ultta 9-.... n1ucsrra las recomendaciones incemac iona~
les para las ingestas adecuadas de colina en los seres huma..
nos.
insulina. de la sínrcsis proteica, a trílvés de la dcnon1inada
vía m TOR (vía de la diana de la rapamicina de m;imifcros),
que se csrudia deralladamcnte en el capírulo 11 (Regulación
de: la c.--cprcsión génica mediada por compucscos nicrogenados. tomo 11]. Además, la lcucina es un potente regulador de
la biogéncsis n1itocondrial y de la oxidación de ácidos grasos
en el n1t.'tseulo esquelético, a cravés de la accivación de la sirtuina 1 (SIRT. J) vdcla AMPquinasa (AMPKl . No obsran·
te, no cscá del codo claro cómo la lcucina y su derivado ce·
roácido, a -cccoisoc.tproico ( KIC) inccraccionan con el
mcubolismo proteico. El jl-hidroxi·ll· mctilbutirato (H¡\ IB)
es un metabotico normal de la lcucina que se produce de
fom1a endógena en el cimsol dd músculo y dd hígado tamo
en los animales como en los seres humanos y que contribuye
a b sínccsis de colcsrcro1, ya que en su n1crabolisrno se fo rn1a
hidroximctilglutaril-cocnzima A (HMG-CoA). La teoría ini·
cial sobre la acción dd HMB en d músculo es q ue las células
musculares daña.das no serian capaces de sinccti:zar suflcicncc
HMG -CoA para sustentar la síntesis de colcsrerol y con d io
el adecuado funcionan1icnco de las mcn1branas. Por lo can..
ro, la suplcmcncación de la dicca con H_\tl B sería una fu en e<
conveniente para la producción de H .\.IG-CoA en los núocitos. Esta h ipótesis está apoyada por d hecho de que la su·
plemcntación con HMB disminuye d daño muscular, que
se craducc por una menor pérdida de crea1i na fosfoquinasa
por las células musculares. Asintísmo, se ha descrito que la
inhibición de la sínccsis de colesterol por algunos fármacos
genera daño muscular. En los úlcimos 20 años sc han acu..
mulado evidencias de que d HMB es un imponantc regulador de la síntesis y. sobre iodo. de la degradación p roteica,
:adenús de participar en la síncesis tk 11oc•o de: colcsrc-rol en el
n1úsculo.
i'· Hidroxi ·JJ·metilbutir1to
Metabolismo
La lcucina es un aminoácido que clásicamc-ncc ha ocupado
una posición central en la bioquímica de los aminoácidos
(~. Metabolismo de los aminoácidos) y que tiene cfcc.
tos mccabóUcos más allá de la sínccsis proreica. Así, actual·
mente se conoce que es el p rincipal regulador, junco con la
El suministro tisular de lcuC"ina depende de la dicu y de la
degradación proteica. El primer paso en d metabolismo
muscular de la lcucina es la formación de KIC. reacción que
ocurre: canco en c:I citosol con10 en la micocondria, acoplada
a la formación de alanina. La mayor panc del KIC es oxida·
Recomendaciones internacionales
de ingestas adecuadas
Amtnu.\<1d1 ... semirc;11·u:l:i e"i \ · dt ri\·ado~ de .1m1no.icid~ de 1ntere-. nutnc1onal
congcnllOS de( meubolismo )'Je l;t Jeficienci• de b1ot10.l,
En esas circunscancias. parte de este mcubolito puede p,¡s.¡_r
al ci1osol !'ser hidratado por lo enzima cno1I CoA h1dr.1.w.
El ruminisuo de 1 g de HMB •cerdos aumcnt• bs con<en
rru:iona pbsmiti= de cscc compuesto b>.Su 140 1•m0Ul
en 1 hon. y descienden en menos de 8 hor.s h.ut• 'iO µmoUI.
siendo su
mcdi.t de 1 ho~.uc
U \Ú mcc2bólica ma\·oriuria del H~fB a su 4;:0n,·cnión
en H~IG-Co:\ por cuhoxibcíón dirccu o • w,·ó de su
dcshidraración a .\~C.Co.\ ~- -lJ).
El H ~IG-Co.\ lomudo es un rusento •Jccwdo p;tr• <u
con\'cnión en colesterol por la H~IG Co.\ rcdu..U>J. H
que csu se localiza en d retículo rnJopl.ismico De hecho. oc
SJbc que d ~\IB es la única fucmc .!ccrn.lto-. • b sintoi>
de HMG Co.\ que usualmcncc se produce por condcns.·
ción dd acctil Co.\ y dd accrooecul Co.\. Se d0<onocc. no
do irrn"Crsiblcmentc en l.i mitocondri.;a .1 iso,·.1lcril Co.'\ por
b enzima cctoicidos Je oJen.l r>moh<Jd.. Jc<hodrogcnl.!.1
(BCKAD) y d 5 "o se convierte en H~IB en el coro<0I gn
cias a la acción de U KIC d1oxi5cn.u.;1. E.1t.i cn11m.i. que rC'
quiere oxígeno molccuhr y cuya K. a n1uc.ho m;iyor que l;1
de la BCK.\D, es idcntiu •L. tmnuu J1oxigen>.u que gene
n ácido homogcntÜ1-.;o en U JC'Srad.J.. .ón Je b r1rosin.i
~
.:.J
,.¡.u
'°'
El H MB deri,·• en excluso-. Je b ICU<onJ. ,.
<Onccn
uaciooo Ns.tlc:-s en pbsm• 1!·4 1•moh Jumcnun luna 1530 µmol .J ingerir 10 g Je lcU<mL U mgouón de un• CJn•
rid.td símil.u de oic1do 00,·.iJéri-.;o hAc aumcnl.J.r r.imbaén el
H.\LB h;isu J 5 1•mol. E.te hecho <on.:ucrd.. «>n los c:-srudios
que indiC.tn que el HMB puede sontcuu<>c • p•rtir del
~metikrotonil Co.\ (MC CoA> cwndo bs concenrnc•"
ncs de éste son cleva..-hs. como en el U)C) de Jtgunos errores
H1~
CH
COOH
1
CH2
1
CH
/ '\.
H3C
CH3
Leuc1na
Al•Mll
xu.C.1Qi1utarato~ l---: .cetoglutAralo
Glúta.rn~to
Plfuvato
-1 ~
O
CH
X
Gluramato
Alamna
Piru-vato
COOH
CH
/ '\.
H)C
CH3
.~socaproteo
MITOCONDRJA 195 %1
tlTOSOl " ,.,
COOH
O =CH -
1
1
CH2