Unidad 6: Productos finales del metabolismo, Bilirrubina y Ácido Láctico

Compuestos nitrogenados no proteicos

El término nitrógeno no proteico proviene de la medición del nitrógeno presente en el plasma sanguíneo una vez que se han eliminado todas las proteínas por precipitación. Este nitrógeno procede de unas quince sustancias generadas en el catabolismo de las proteínas y de los ácidos nucleicos. Los compuestos nitrogenados no proteicos más importantes clínicamente son:

• La urea (45%) representa la mayor fracción de los productos nitrogenados no proteicos y junto con la creatinina permite evaluar la función renal.
• La creatinina (5%) se forma en el músculo a una velocidad constante y permite evaluar la filtración glomerular.
• El ácido úrico (20%) procede del catabolismo de las purinas y es el causante de la gota.
• El amoniaco (0,2%) está presente a bajas concentraciones en el plasma y puede generar neurotoxicidad.

Urea

La urea se sintetiza en el hígado a partir de moléculas de amoniaco que proceden de la desaminación de los aminoácidos mediante el ciclo de la urea.

O UREA C H2N NH,

El 90% de la urea se elimina por filtración glomerular y luego se reabsorbe el 40-70% en el túbulo proximal. Un 10% de la urea se excreta por vía digestiva o por la piel.

TÚBULO CONTORNEADO PROXIMAL TÚBULO CONTORNEADO DISTAL TÚBULO COLECTOR ARTERIA RENAL CÁPSULA DE BOWMAN YENA RENAL GLOMÉRULO PELVIS RENAL CÁLIZ RENAL URÉTER ASA DE HENLE CONDUCTO DE BELLINI

La eliminación de la urea depende del flujo urinario; en casos de diuresis elevada se elimina en mayor proporción, mientras que cuando se produce una reabsorción de agua en situaciones de deshidratación se retiene urea.

Los niveles de urea en sangre varian dependiendo de la dieta y de procesos metabólicos como el ayuno. Los valores de urea son mayores en personas con dieta proteica y estados catabólicos.

Mitocondria O 2 ATP + HCO3 + NH3 - HN, - C - OPO2- + 2 ADP + P. Carbamoil fosfato 0=C-NH2 1 NH P (CH2)3 NHẸ+ 2 HC-NH3+ Citrulina - COO- H-C-NH3+ - COO- T CH, Omitina O CICLO UREA ATP HẸN-C-NH2 Urea 5 COO- H2O Argino- succinato CH2 NH2 H2N NH 2 - 4 COO- NH - シ ー ラ ー て COO- (CH2)3 Citosol H-C-NH3+ HĊ = CH Fumarato Coo-

En la degradación de los aminoácidos, el grupo amino se transforma en amoniaco. Como el amoniaco es un compuesto muy toxico, el organismo lo transforma en urea.

Alteraciones en la concentración de urea

La concentración de urea en la sangre recibe el nombre de uremia. El riñón desempeña un papel fundamental en la eliminación de la urea y, por tanto, una hiperuremia es un indicador de insuficiencia renal.

Además, como la determinación de urea en sangre es un método de análisis sencillo, resulta de gran utilidad para el seguimiento de una insuficiencia renal ya instaurada.

(CH2)3 Citrulina 3 AMP + PP HC-NH2+ Coo- Aspartato + Arginina HC-NH-C (CH2)3 HC-NH2+ - COO- Omitina

Determinación de la urea

La determinación de urea se puede realizar en suero, plasma u orina. Para determinar la urea en orina deberemos asegurarnos de que esta ha estado refrigerada hasta el momento de su cuantificación, ya que las bacterias la pueden degradar.

Creatinina

La creatina se sintetiza sobre todo en el hígado a partir de los aminoácidos metionina, arginina y glicina, y es transportada al músculo y otros órganos donde se convierte en fosfocreatina, reacción catalizada por la creatinkinasa (CK).

La fosfocreatina se utiliza en el músculo como almacén de energía.

La creatinina es, por tanto, un producto final del metabolismo muscular formado mediante reacciones irreversibles. La creatinina se libera a una tasa constante y proporcional a la masa muscular, y esta liberación no se ve afectada por otros procesos metabólicos ni por la dieta (salvo excepciones).

La creatinina se filtra libremente en el glomérulo renal y su concentración refleja el funcionamiento de la filtración glomerular.

NH -O N NH2 CH3 H,O Creatina NH +ATP H3C~N NH Creatinkinasa O Creatinina ADP+ P. NH -O PO3 N NH 0 CH2 Fosfato de creatina

Alteraciones de la creatinina plasmática y la filtración glomerular

La insuficiencia renal se produce cuando los riñones no son capaces de filtrar adecuadamente las sustancias de desecho de la sangre. La estimación del filtrado glomerular mediante la determinación de la creatinina es la base de su diagnóstico.

Determinación de creatinina

Los métodos más habituales que se utilizan para la determinación de la creatinina están basados en métodos espectrofotométricos y enzimáticos.

NO. H3C-N O O,N NO2 O,N NO, - NH HN H_C-N 0- ŃO2 - NH HN creatinina + picrato sódico Complejo coloreado rojizo Reacción de Jaffé

Determinación de la filtración glomerular

La determinación de la filtración glomerular es la mejor forma de calcular la función renal. Depende de la edad, el sexo y la superficie corporal, y se puede estimar midiendo el aclaramiento de una sustancia.

El aclaramiento (Cl, del inglés clearance) se define como la relación que hay entre la concentración que se excreta de una sustancia por unidad de tiempo con respecto a su concentración en el plasma sanguíneo. Se mide en ml de plasma filtrado por minuto (ml/min).

El marcador ideal que permite estimar la filtración glomerular debe poseer las siguientes características:

• Tener una concentración estable en el plasma y no metabolizarse.
• Filtrar libremente en el glomérulo.
• Excretarse en orina sin ser secretado, reabsorbido ni degradado en el riñón.
• No ser excretado por vía extrarrenal.

La sustancia que mas se usa por cumplir con la mayoría de estos criterios como marcador es la creatinina.

Amonio

A PH fisiológico, el 98% del amonio sanguíneo se encuentra como ion amonio (NH4+) y solo el 2% como amoniaco (NH3). El amoniaco puede difundir a través de las membranas biológicas y traspasar la barrera hematoencefálica, produciendo daños cerebrales.

molecules H + H+ -N H ICH H -NO ICH H Large molecules Blood-brain haniar

El amonio sanguíneo procede del catabolismo de los aminoácidos y de la absorción intestinal del amonio generado por la actividad bacteriana sobre las proteínas y la urea. La eliminación del grupo amino de los aminoácidos sigue tres pasos:

1. Transaminaciones. Los grupos amino de los diferentes aminoácidos pasan a formar glutamato.
2. Desaminación oxidativa del glutamato a a- cetoglutarato.
3. Entrada del amonio al ciclo de la urea y formación de la urea.

Aminoácido + a-cetoglutarato -> glutamato + a-cetoácido

a-cetoglutarato Aspartato < NHÀ Oxalacetato Glutamato Aspartato Transaminasa Glutamato Deshidrogenasa

El amonio absorbido en el intestino llega al hígado por la vena porta y allí entra en el ciclo de la urea. Otra forma de eliminar el amoniaco de la sangre es la conversión a glutamina:

Glutamato + NH3 + ATP -> Glutamina + ADP + Pi

Esta reacción se da en el hígado, el cerebro y los músculos esqueléticos y es una forma de eliminar, almacenar y transportar el amoniaco. La glutamina llega a los riñones, donde se transforma en glutamato y libera el amoniaco, que se excreta en la orina.

Alteraciones del amonio

Pequeñas cantidades de amonio en sangre son muy tóxicas para el cerebro porque convierten el glutamato, principal neurotransmisor excitador del SNC, en glutamina y así se impide la transmisión nerviosa.

Varias enfermedades, tanto congénitas como adquiridas, causan incrementos de amoníaco (hiperamonemia). La causa principal de hiperamonemia en los bebés es la deficiencia hereditaria de enzimas del ciclo de la urea. Las enfermedades de hiperamonemia adquiridas son causadas por enfermedad hepática, insuficiencia renal, y síndrome de Reye (daño cerebral agudo y problemas hepáticos). Además, una hiperamonemia está relacionada con la enfermedad de Alzheimer.

Determinación del amonio

Existen varios métodos analíticos que permiten determinar el amonio sanguíneo, los más empleados son los métodos enzimáticos basados en la enzima glutamato deshidrogenasa (GLDH) que cataliza la conversión de amonio más a-cetoglutarato a glutamato con la oxidación de NADPH a NADP+.

GLDH a-cetoglutarato + NH+ - L-glutamato NADPH NADP+ + H2O

La medida de la disminución de absorbancia de NADPH a 340 nm es proporcional a la concentración de amoniaco.

Ácido úrico

El ácido úrico es el producto final de la degradación de las purinas, la mayor parte de este catabolismo se produce en el hígado debido a la xantina oxidasa. Las purinas proceden de:

• El catabolismo de los ácidos nucleicos procedentes de la destrucción celular.
• El metabolismo endógeno de metabolitos con purinas como el ATP y el NADP.

Hipoxantina AMP Xantina oxidasa H2O + O2 H,O Nucleotidasa SPi OH N N Guanina Adenosina HO ZI aH,O Xantina desaminasa NH Guanosina H,O H,O2 + Ribosa - OH Hipoxantina 2 GMP N OH HO H ÁCIDO ÚRICO

Xantina oxidasa H2O + O2 desaminasa

La mayoría (70%) del ácido úrico producido diariamente se excreta por vía renal. El resto se elimina en el tracto gastrointestinal y es posteriormente convertido en alantoína, muy soluble, por la uricasa de las bacterias del colon. El ser humano carece de uricasa.

O H N. HN =0+02+2H2O- N H H Ácido úrico H O Z NH. Uricasa 0+CO2+2H2O2 N H H Alantoína

El ácido úrico generado se filtra libremente en el glomérulo y se reabsorbe casi completamente en los túbulos proximales, la excreción de ácido úrico en la orina representa un 10% del filtrado.

En el plasma sanguíneo, el ácido úrico se presenta como urato monosódico y es relativamente insoluble; a concentraciones mayores de 6,4 mg/dl se pueden formar cristales de uratos que precipitan. En la orina a un pH < 5,75 el ácido úrico es la forma predominante y a altas concentraciones formaría cristales de ácido úrico.

Alteraciones del ácido úrico

La uricemia depende de la producción y de la excreción de uratos. La principal fuente de ácido úrico es el metabolismo endógeno de las purinas y las dietas ricas en purinas (marisco, pescados como atún, bacalao, anchoas, etc.), modifican la uricemia.

La gota es un síndrome clínico causado por una respuesta inflamatoria al depósito de cristales de urato monosódico en las articulaciones. Se produce en personas con concentraciones séricas de urato elevadas (hiperuricemias).

Cuando existe una producción excesiva de urato junto con una hiperexcreción de ácido úrico, se pueden formar cálculos renales de ácido úrico en las orinas ácidas.

Determinación de ácido úrico

El ácido úrico se mide en plasma, suero u orina (no es necesario el ayuno para la toma de muestra). En orina se debe analizar lo antes posible, y para evitar la precipitación de urato, se añade hidróxido de sodio (se consigue un pH superior a 8). En suero o plasma se usa el método enzimático Uricasa-POD:

uricasa Ác. úrico + O2 + 2 H2O alantoína + + H2O2 + CO2 2H O + 4-AF + DCPS 2 2 POD Quinonaimina + 4H,O