Productos finales del metabolismo, apuntes de Biología

Productos finales del metabolismo

TEMA 3. PRODUCTOS FINALES DEL METABOLISMO

Introducción y resumen

Los productos finales del metabolismo son sustancias que resultan de las reacciones bioquímicas llevadas a cabo en el organismo para generar energía, construir estructuras celulares, mantener funciones vitales y eliminar compuestos tóxicos o innecesarios. Una vez generados, estos productos necesitan ser eliminados del cuerpo para mantener el equilibrio metabólico y prevenir acumulaciones que podrían ser dañinas.

Principales productos finales del metabolismo

1. Compuestos nitrogenados no proteicos (CNPN):

• Incluyen urea, creatinina, ácido úrico, amonio y aminoácidos libres.
• Su origen está relacionado principalmente con el metabolismo de las proteínas y ácidos nucleicos.

1. Bilirrubina:

• Deriva de la degradación de la hemoglobina en los eritrocitos.

1. Ácido láctico y pirúvico:

• Son productos intermedios del metabolismo anaerobio y aeróbico, respectivamente, del glucógeno y la glucosa.

1. Cuerpos cetónicos:

• Derivan del metabolismo de los ácidos grasos en estados de baja disponibilidad de glucosa (ayuno, diabetes no controlada).

1. Dióxido de carbono (CO2) (veremos en siguiente tema)

• Principal producto del metabolismo aeróbico que se elimina a través de los pulmones.

1. Agua y sales minerales (veremos en siguiente tema)

• Generados en diversas rutas metabólicas y eliminados principalmente por el riñón y la piel.

Importancia del estudio de los productos finales

El estudio de estos productos es esencial para evaluar la función de órganos involucrados en su eliminación, como:

1. Riñón:

• Encargado de filtrar y excretar productos nitrogenados como urea, creatinina y ácido úrico.
• La acumulación de estos compuestos en sangre sugiere alteraciones en la función renal (insuficiencia renal aguda o crónica).

1. Hígado:

• Procesa compuestos como la bilirrubina y el amonio para que puedan ser eliminados.
• Alteraciones en estos productos pueden reflejar hepatopatías como cirrosis, hepatitis o colestasis.

1. Pulmones:

• Eliminan CO2, cuyo aumento en sangre (hipercapnia) puede reflejar trastornos respiratorios.

1. Sistemas musculares y metabólicos:

• Compuestos como el acido lactico indican alteraciones en el metabolismo energético, especialmente en condiciones de hipoxia o ejercicio extremo.

Alteraciones de los productos finales y su repercusión en la salud

1. Urea (producto del ciclo de la urea):

• Elevada (uremia): Insuficiencia renal, deshidratación, dietas altas en proteínas.
• Baja: Insuficiencia hepática, dieta baja en proteínas.
• Efecto: Acumulación puede causar toxicidad, como encefalopatía urémica.

1. Creatinina (producto del metabolismo muscular):

• Indicador de la función renal.
• Elevada: Disminución del filtrado glomerular (insuficiencia renal).
• Baja: Desnutrición o pérdida muscular.
• Efecto: Altos niveles reflejan daño renal progresivo.

1. Ácido úrico (metabolismo de purinas):

• Hiperuricemia: Gota, síndrome metabólico, enfermedad renal crónica.
• Hipouricemia: Deficiencia enzimática o exceso de eliminación renal.
• Efecto: Depósitos de cristales en articulaciones (artritis gotosa) o nefropatía por ácido úrico.

1. Bilirrubina (metabolismo de hemoglobina):

• Hiperbilirrubinemia indirecta: Hemólisis, enfermedad de Gilbert.
• Hiperbilirrubinemia directa: Colestasis, obstrucción biliar.
• Efecto: Ictericia, daño neurológico en neonatos (kernicterus).

1. Ácido láctico (metabolismo anaerobio):

• Acidosis láctica: Hipoxia, sepsis, insuficiencia hepática, ejercicio extremo.
• Efecto: Alteración del PH sanguíneo, disfunción orgánica.

1. Cuerpos cetónicos (metabolismo de grasas):

• Elevados: Cetoacidosis diabética, ayuno prolongado.
• Efecto: Acidosis metabólica severa, coma.

Factores que afectan los niveles de los productos metabólicos

1. Estado nutricional:

• Dietas altas en proteínas aumentan la urea y el ácido úrico.
• Ayuno prolongado induce cetosis.

1. Actividad física:

• El ejercicio intenso aumenta el ácido láctico.

1. Enfermedades crónicas:

• Insuficiencia renal, hepática o cardíaca alteran la eliminación de varios productos.

1. Fármacos y tóxicos:

• Algunos medicamentos afectan el metabolismo y la excreción de productos finales (p. ej., diuréticos aumentan ácido úrico).

Desarrollo

Compuestos nitrogenados no proteicos

Urea

• Función: La urea es el principal producto final del metabolismo de proteínas. Se forma en el hígado a partir de amoníaco (NH3), que es altamente tóxico, mediante el ciclo de la urea. Su función es permitir la excreción del nitrógeno en forma no tóxica.
• Procedencia: La urea se genera en el hígado a partir del ciclo de la urea (o el ciclo de ornintina), que convierte el amoníaco en urea.
• Importancia clínica: La urea es uno de los principales productos de desecho en el cuerpo, y su concentración en sangre se utiliza ampliamente para evaluar la función renal. En situaciones patológicas, los niveles de urea pueden ofrecer pistas sobre el estado del sistema renal y el metabolismo proteico.
• Alteraciones:
  • Aumento: Se presenta en casos de insuficiencia renal, ya que los riñones no filtran adecuadamente los desechos. También puede elevarse en deshidratación, donde la concentración de urea en sangre aumenta debido a la reducción del volumen plasmático, y en hemorragias gastrointestinales (debido a la absorción de proteínas en sangre).
  • Disminución: Niveles bajos de urea pueden ocurrir en malnutrición (por deficiencia proteica), insuficiencia hepática grave (el hígado no puede sintetizar suficiente urea), o en situaciones de hipoalbuminemia (baja producción de albúmina).
• Aclaramiento de la urea: Es útil para evaluar la función renal. A menudo, el aclaramiento de urea se compara con el de la creatinina para obtener una visión más completa de la función renal.
• Causas de alteración:
  • Aumento: Insuficiencia renal, hemorragias gastrointestinales, deshidratación.
  • Disminución: Malnutrición, insuficiencia hepática.
• Eliminación fisiológica: Se elimina principalmente por los riñones en la orina, con pequeñas eliminaciones en el sudor y las heces.
• Determinación en el laboratorio: Se realiza utilizando métodos colorimétricos, basados en la reacción con el reactivo de diacetilmonoxima o métodos enzimáticos (ureasa) que permiten medir los niveles de urea en suero o plasma. También se puede medir en orina para evaluar el aclaramiento de urea (comparando con los valores en suero), que es un indicador indirecto de la función renal.

Creatinina

• Función: La creatinina es un producto de la descomposición de la creatina, que se utiliza para la producción de energía en los músculos.
• Procedencia: Proviene del metabolismo muscular, y su concentración depende de la masa muscular.
• Importancia clínica: La creatinina es el marcador de la función renal por excelencia ** (ver notas al final), ya que es un producto de desecho estable que se filtra libremente en los riñones. Los niveles en sangre aumentan cuando hay insuficiencia renal, ya que el riñón no es capaz de eliminarla eficazmente.
• Alteraciones:
  • Aumento: El nivel de creatinina se eleva en insuficiencia renal aguda o crónica, debido a la incapacidad renal para filtrar adecuadamente la creatinina. También puede aumentar en situaciones de deshidratación o aumento de la masa muscular (debido a un mayor catabolismo muscular)
  • Disminución: En casos de pérdida de masa muscular (como en enfermedades musculares degenerativas o en la desnutrición extrema), los niveles de creatinina pueden disminuir, lo que puede enmascarar la presencia de insuficiencia renal.
• Filtrado glomerular y aclaramiento de creatinina:
• La creatinina se utiliza para estimar el filtrado glomerular, ya que su filtración renal es constante y no está influenciada por otras condiciones fisiológicas. Un bajo FG indica insuficiencia renal. El aclaramiento de creatinina se calcula usando la fórmula de Cockcroft-Gault o la ecuación de MDRD, comparando la concentración de creatinina en sangre con la concentración en orina durante un período de 24 horas. Ver notas al final del documento
• Eliminación fisiológica: Excretada casi exclusivamente por los riñones a través de filtración glomerular, con mínima secreción tubular.
• Determinación en el laboratorio: Se realiza utilizando métodos espectrofotométricos, enzimáticos o de creatinina-cinético. Es importante que los métodos sean precisos, ya que la creatinina puede variar según la dieta, la masa muscular y la hidratación.
• Método de Jaffé: Reacción con ácido picrico en medio alcalino, midiendo el complejo coloreado.

Amonio (NH3)

• Función: El amoníaco es un producto tóxico derivado del metabolismo de los aminoácidos. Es el producto del catabolismo de aminoácidos en tejidos periféricos, especialmente el músculo y el intestino, donde el glutamato y la glutamina se desaminan. En el hígado, se convierte en urea a través del ciclo de la urea.
• Procedencia: Proviene del catabolismo de proteínas, especialmente de los aminoácidos, durante la degradación de las proteínas corporales.
• Importancia clínica:
• Alteraciones:
  • Aumento: Suele ocurrir en pacientes con insuficiencia hepática grave, como la cirrosis, donde la capacidad del hígado para convertir el amoníaco en urea está comprometida. También se puede ver un aumento en pacientes con insuficiencia renal crónica (donde el riñón no elimina eficientemente el amoníaco) y en algunos trastornos metabólicos hereditarios.
  • Otras: Hiperamonemia, asociada a encefalopatía hepática, insuficiencia hepática fulminante, y errores congénitos del metabolismo (deficiencia de CPS1, OTC).
  • Toxicidad: Daño neurológico severo por acumulación en el cerebro.
  • Disminución: Menos frecuente, pero puede observarse en casos de hiperhidratación severa, donde se diluyen los niveles de amoníaco en sangre.
• Eliminación fisiológica: Conversión a urea en el hígado (ciclo de la urea) y excreción renal directa como NH4+.
• Determinación en el laboratorio: Se mide en sangre mediante técnicas enzimáticas (ureasa) o cromatografía de gases. La muestra debe ser procesada rápidamente debido a la inestabilidad del amoníaco en sangre.

Ácido Úrico

• Función: El ácido úrico es el producto final del metabolismo de las purinas (componentes de los ácidos nucleicos). Niveles elevados pueden llevar a la formación de cristales de urato en las articulaciones, causando gota, una forma dolorosa de artritis. También está asociado con el riesgo de cálculos renales.
• Procedencia: Proviene de la descomposición de las purinas en el cuerpo, que se encuentran en alimentos como carnes rojas, vísceras y mariscos.
• Importancia clínica:
• Alteraciones:
  • Hiperuricemia: Los niveles elevados de ácido úrico pueden ser causados por insuficiencia renal, donde los riñones no filtran eficientemente el ácido úrico. También puede aumentar en dietas ricas en purinas (carnes rojas, vísceras) o en trastornos metabólicos como la leucemia o psoriasis. Se puede manifestar en forma de gota, una forma de artritis inflamatoria debida a la cristalización de ácido úrico en las articulaciones.
  • Hipouricemia: Puede ser indicativo de síndromes de malabsorción o exceso de excreción renal, como en algunas formas de insuficiencia renal tubular. Síndrome de Fanconi, defectos hereditarios en URAT1.
• Eliminación fisiológica: Excreción renal (70%) e intestinal (30%), donde las bacterias intestinales degradan el ácido úrico.
• Determinación en el laboratorio: Se mide en suero o plasma utilizando métodos enzimáticos o colorimétricos, como la oxidación de ácido úrico para obtener una reacción colorimétrica.