Análisis de parámetros bioquímicos relacionados con el metabolismo

ANÁLISIS DE PARÁMETROS BIOQUÍMICOS

INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

· Todas las reacciones metabólicas finalizan con la formación de uno o varios productos finales del metabolismo. Estos productos nos sirven para el estudio general de las distintas etapas y procesos metabólicos, pues la alteración de las concentraciones de los productos finales e intermedios del metabolismo nos indica que existe alguna alteración metabólica · Debido a que las reacciones metabólicas están vinculadas a diversas enzimas, estas determinaciones nos informan también del estado y función enzimática de diversas vías metabólicas · La mayoría de análisis y determinaciones realizadas sobre el estudio de los productos metabólicos finales son métodos enzimáticos medidos por espectrofotometría.1. ANÁLISIS DE PARÁMETROS BIOQUÍMICOS RELACIONADOS CON LOS PRODUCTOS FINALES DEL METABOLISMO

Los productos finales del metabolismo son aquellas sustancias generadas como resultado final del proceso metabólico. Dependiendo del elemento metabolizado, los productos generados serán distintos:

• Vía de la glucolisis: genera dos moléculas de ácido pirúvico además de moléculas de carácter reductor como NADH.
• Vía de fermentación: dependiendo del tipo de fermentación realizada se generarán distintos productos finales, pudiendo ser alcohol o ácido láctico entre otras sustancias. Estas vías utilizan moléculas de carácter reductor como el NADH.
• Vía de ß-oxidación de ácidos grasos: este proceso catabólico genera moléculas de Acetil-CoA, que pueden proporcionar energía si ingresan en el ciclo de Krebs, y cuerpos cetónicos.

· Vía catabólica de proteínas, aminoácidos y ácido nucleicos: generan compuestos nitrogenados como urea o ácido úrico, entre otras sustancias de interés biológico. · Vía catabólica del grupo hemo: la hemoglobina procedente de eritrocitos defectuosos eliminados por el bazo es degradada hasta bilirrubina. El estudio de la concentración o características estructurales de los diferentes productos finales generados en los distintos procesos metabólicos nos informa sobre el metabolismo general del paciente, así como de las posibles alteraciones o patologías que podría presentar. La regulación enzimática es el principal proceso de regulación metabólica.

• La enzima reconoce a su sustrato
• La enzima se une al sustrato y lo modifica
• La enzima libera el/los producto/s

Esquema de la acción enzimática.

· Una enzima es una proteína que cataliza reacciones bioquímicas específicas donde se transforma uno o varios sustratos en uno o varios productos. Cada enzima es específica de una reacción metabólica concreta. La actividad enzimática debe estar altamente regulada, con el fin de que todo el proceso metabólico funcione en la cantidad, tiempo y lugar adecuados.Algunas de las formas de regulación enzimática son:

> Regulación de la cantidad de enzimas: Todas las proteínas estas sujetas a un continuo recambio (síntesis y degradación). En función al recambio distinguimos entre: · Enzima constitutiva: su concentración permanece constante. · Enzima inducible: su concentración varía en respuesta a estímulos. Enzimas oligomericas: Las enzimas son proteínas que están compuestas por varias cadenas peptídicas, que pueden tomar distintas distribuciones: · T-tensa: su actividad es mínima. · R-relajada: es funcionalmente activa. También es importante saber que existen una serie de factores que influyen en el centro de unión enzimático: Inhibidores alostericos: Se unen a un centro de union específico estabilizando las conformaciones T (inactivándolas). · Activadores alostéricos: Se unen a un centro de union específico estabilizando las conformaciones R (activándolas)

> Las enzimas alostéricas se pueden inhibir por retroinhibición o inhibición feedback, donde el producto final de la ruta metabólica condiciona su actividad. Forma activa Sustrato Centro activo Centro activo 1 Centro alostérico Inhibidor alosterico en su centro de unión Inhibidor alosterico (modulador negativo) Sustrato Forma inactiva

COMPUESTOS NITROGENADOS NO PROTEICOS

DETERMINACIONES Y ACLARAMIENTOS DE UREA, AMONIO Y AMONIACO

Urea, amonio y amoniaco En la degradación de aminoácidos se pierde el grupo amino mediante la acción del enzima glutamato transaminasa. Tras una serie de reacciones se libera amonio (NH+4) que puede utilizarse para sintetizar aminoácidos. Si no se utiliza debe ser eliminado debido a su alta toxicidad. El amonio es transportado por la glutamina desde los tejidos hasta el hígado para su detoxificación.

· La glutamina y el glutamato van a ser los aminoácidos más relacionados con el metabolismo de los compuestos nitrogenados. · El amoniaco (NH3) es otro de los productos finales producidos en el catabolismo de las proteínas. Al igual que el amonio presenta una elevada toxicidad.Se origina:

· En el intestino, por acción de las bacterias que conforman la flora intestinal, y es reabsorbido y transportado por la sangre hasta el hígado. En el hígado este amoniaco es transformado en urea para su excreción a nivel renal. · En el riñón a partir de la hidrólisis de glutamina. La determinación de amoniaco y amonio se emplea en: · Evaluación del metabolismo y función hepática. · Seguimiento de tratamientos. Si la concentración de amonio y amoniaco es inferior a la normal se producirá una hipoamoniemia. Si la concentración de amonio y amoniaco sanguíneo (amoniemia) es superior al normal se producirá hiperamoniemia. Esta patología suele deberse a hepatopatías o insuficiencias cardiacas, entre otras causas. Desencadena encefalopatía aguda o crónica, debido a su toxicidad.

CICLO DE LA UREA

MITOCONDRIA CICLO DE LA UREA AMINOÁCIDOS AMONIO CPS CARBAMIL-FOSFATO OTC CITRULINA AS ORNITINA ASA AL ARGINASA UREA ARGININA La eliminación del amonio se produce mediante su conversión a urea, en el ciclo de la urea. Se trata de un proceso hepático donde intervienen enzimas mitocondriales y del citosol. Esta urea es transportada por la sangre hasta los riñones, donde debe ser excretada por la orina. CITOPLASMA Ciclo de la urea.

· El aumento de urea en sangre se denomina hiperuremia. La concentración de urea en sangre y orina es un indicador de la actividad de filtración renal. Pues en ambos fluidos la concentración normal de urea es la misma y oscila entre 10,7 y 36,5 mg/dl. · En pacientes con insuficiencias renales se realiza la determinación de urea en orina como método de seguimiento. · La hiperuremia suele producirse por alteraciones hepáticas, hemorragia digestiva, diabetes, neoplasias o afectaciones renales. Actualmente existen diversos métodos de detección y cuantificación de la urea: Métodos enzimático-colorimétricos: El método de Berthelot-Searcy es uno de los más utilizados en la determinación de urea en sangre y orina, donde la intensidad del color obtenido es directamente proporcional a la concentración de urea. Métodos fluorimétricos.

CASO PRÁCTICO DE DETERMINACIÓN DE UREA

CASO PRÁCTICO Se recibe una muestra de orina para realizar una determinación de urea. Mediante procesos fotométricos, y con la comparación de una muestra patrón de concentración conocida se procederá a determinar dicha concentración. Tras añadir los reactivos necesarios se procederá a la medición fotométrica de la muestra patron y de la muestra problema de orina. Los resultados obtenidos son: Muestra patrón Muestra problema de orina Concentración 50 mg/dl Desconocida Absorbancia 0,372 0,193Mediante comparación y por regla de tres podemos obtener la concentración de la muestra problema. 50 mg/dl -> 0,372 Abs X mg/dl -> 0,193 Abs 50 mg/dl · 0,193 X = = 25, 94 mg/dl 0,372 El paciente presenta una concentración normal de urea en orina.Creatina y creatinina.

CREATINA Y CREATININA

· La creatina se sintetiza a nivel del riñón, intestino, páncreas e hígado a partir de aminoácidos. · Se trata de un compuesto nitrogenado no proteico que viaja desde los órganos sintetizados hasta las células musculares a través de la sangre. · En el músculo, gracias a la acción del enzima creatina quinasa (CK) proporciona energía en momentos de esfuerzo. Esto es posible gracias a que se forma fosfocreatina (creatina + fosfato), que actúa como almacén de grupos fosfatos altamente energéticos, y mediante su hidrólisis se libera energía · La determinación de creatina se utiliza principalmente para la detección de infarto de miocardio y enfermedades musculares.

· A partir de la creatina y fosfocreatina se puede sintetizar creatinina. La creatinina es un producto final del metabolismo muscular y es normal encontrarla en sangre y orina. A mayor masa muscular existirá mayor concentración de creatina y como consecuencia mayor cantidad de creatinina en sangre y orina. · La mayoría de determinaciones de creatina y creatinina se basan en métodos enzimáticos y colorimétricos medidos por fotometría. · Los resultados patológicos o anormales hacen referencia a problemas renales como daño celular e insuficiencia renal, cálculos u obstrucciones en la vía de excreción urinaria.

CUERPOS CETÓNICOS

VALORES NORMALES E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

· La medición de cuerpos cetónicos es muy utilizada en pacientes diabéticos y alcohólicos. · La medición de los cuerpos cetónicos en sangre y orina pueden realizarse mediante tiras reactivas o química seca y su medición con fotometría de reflectancia, aunque son más fiables los análisis bioquímicos basados en reacciones de nitroprusiato que presentan una elevada sensibilidad.Los valores normales en la concentración de cuerpos cetónicos en sangre y orina son: Sangre: El resultado de un examen normal es negativo. Si la concentración de cuerpos cetónicos es elevada se produce acidosis metabólica, existen distintos:

• La acidosis diabética: que se produce por acúmulo de cuerpos cetónicos debido a la incapacidad de generar insulina. Esto ocurre con mayor frecuencia en diabéticos de tipo 1 sin un correcto control.
• La acidosis hipercloremica: como consecuencia de la pérdida excesiva de bicarbonato de sodio del cuerpo como consecuencia de una diarrea intensa.
• La acidosis láctica: por acúmulo de ácido láctico. Puede ser causada por el abuso de alcohol o la realización de ejercicio intenso. Además de patologías hepáticas o cáncer. Orina: El resultado de un examen normal es negativo. Dependiendo de la concentración de cuerpos cetónicos podemos distinguir entre distintos grados de afectación: Pequeña: (<20 mg/dl) Moderada (30-40 mg/dl) o Grande (80 mg/dl).