CLASE PROTEINAS 23 DE JUNIO

Hay q recordar que la funcionalidad y estabilidad de una proteína depende de su estructura y de su configuración, entonces una de las formas de nuestro organismo de reconocer proteínas funcionales es determinar si la configuración de la proteína es o no la adecuada, lo segundo que se debe tener en cuenta es que nosotros no tenemos proteínas que no cumplan función, es decir, no hacemos síntesis de proteínas ´por pasar el rato ni vamos a mantener proteínas estructuradas, sintetizadas, con buena configuración si no están prestando alguna función, proteína que no podamos utilizar, proteína que no tenga función es proteína que vamos a degradar.

Las proteínas de nuestro organismo constantemente se están sintetizando y degradando, es decir, tenemos un recambio proteico constante que nos va a garantizar la buena calidad de las proteínas, a medida que va pasando el tiempo nuestra proteínas empiezan a sufrir algunas modificaciones producto de entrar en contacto con radicales libres, producto de entrar en contacto con moléculas como la glucosa, con ácidos grasos, con lagunas sustancias reactivas que nosotros producimos, entonces empiezan a sufrir modificaciones que producen en estas proteínas corporales alteraciones estructurales que en ultimas implican que su funcionalidad se va a perder, entonces son esas proteínas precisamente las que nosotros vamos a degradar para posteriormente en el mismo sistema resintetizar, otro tipo de proteínas que sufren recambio con frecuencia son las enzimas y los factores de transcripción, a las enzimas porq la velocidad de las reacciones son muy dependientes de la cantidad de la enzima, entonces una forma de regular un proceso metabólico es controlar la concentración o la cantidad de enzima presente, entonces vamos a tener enzimas que tiene una vida mediq muy corta como en caso de loas protein quinasas C y A, que son proteínas con vida media corta y vamos a tener enzimas que tienen una vida media bastante larga como la prolin hidroxilasa que es la encargada de la síntesis del colágeno, son enzimas que tienen una vida media bastante larga, de la misma forma encontramos proteínas que son muy estables y otras que son poco estables de acuerdo a su función, los factores de transcripción generalmente son proteínas de vida media muy corta, no tardan más de dos o tres minutos, y habrán otras proteínas estructurales cuya media es larga, pero independientemente de que sea larga o corta vamos a tener que hacer recambio de esas proteínas que se van a enfrentar a reactivos, a radicales libres, a agentes dentro de nuestro sistema que producen en ellas modificaciones.

La segunda probabilidad que tenemos de obtención de las proteínas, es las proteínas provenientes de la dieta, hacemos un proceso de digestión y ese proceso de digestión me implica liberación de aminoácidos, lo mismo que la degradación proteica implica liberación de aminoácidos, no tenemos capacidad para depositar aminoácidos, entonces al aminoácido que nosotros no utilizamos para producir una proteína o para sintetizar un compuesto nitrogenado simplemente lo vamos a degradar, lo degradamos y lo utilizamos como energía.

Entonces estos aminoácidos vana a ser utilizados o bien para la síntesis proteica o bien para la síntesis de compuestos nitrogenados llámese grupo hemo, llámese bases nitrogenadas, llámese glutatión, llámese glutatina, vamos a sintetizarlos a partir de esos aminoácidos y hay unos aminoácidos que conocemos que somos capaces de sintetizar a partir de productos intermedios del ciclo de krebs, que son los aminoácidos NO esenciales, todo eso me constituyen aminoácidos en nuestro organismo que deben tener un destino hacia la síntesis de nitrógeno o compuesto nitrogenados, síntesis de proteínas o de no ser así hacia el catabolismo, producir un esqueleto carboxílico que vamos a introducir dentro del ciclo de krebs con la intención de que o bien me produzca glucosa o bien me produzca energía y un grupito amino que vamos a eliminar en forma de urea a través del ciclo de la urea.

Entonces las proteínas el primer punto donde sufren el proceso de digestión es a nivel del estomago, el pH bajo a nivel estomacal produce en las proteínas la desnaturalización propiamente dicha, entonces esa proteína que venía con una configuración adecuada que la estamos ingiriendo en condición cruda, esta proteínas llega al estomago y ese pH la desnaturaliza y la deja como estructura primaria, sobre esa proteína empieza a trabajar la primera enzima proteasa que tenemos que es la PEPSINA, la pepsina tiene un pH optimo alrededor de 2, a ese pH estomacal la gran mayoría de las proteínas se desnaturalizan, la pepsina es una de las pocas proteínas q resiste ese pH y que tiene mayor actividad a ese pH, esta pepsina es una proteasa No especifica, es decir, ella rompe la proteína en diferentes sitios sin necesidad de reconocer secuencia de aminoácidos, de la acción de esta proteasa vamos a tener péptidos que van pasar al intestino delgado donde ya hay un pH mas alcalino, en ese intestino delgado empezamos a tener el producto del páncreas, entonces el páncreas comienza a liberar una serie de enzimas que son básicamente liberadas en forma de cimógenos, es decir formas inactivas de esas enzimas, entonces tenemos que el páncreas va a liberar el tripsinógeno, quimotripsinógeno, procarboxipeptidasa y proelastasa, que son 4 cimógenos diferentes, en primero de esos

cimógenos q es activado es el tripsinógeno, a través de una enteropeptidasa ese 3-tripsonogeno se convierte en tripsina, que es la ya la forma activa de esta enzima, las tripsinas al igual que la quimiotripsina, la elastasa y la carboxipeptidasa, si reconocen secuencia de aminoácidos, si tiene especificidad por secuencias, van a tener reconocimiento de la estructura primaria y cortan en sitios muy precisos.

Esta TRIPSINA activa, entonces se encarga de activar el quimotripsinógeno convirtiendo la carboxipeptidasa convirtiéndola en carboxipeptidasa y la proelastasa convirtiéndola en elastasa, y a su vez la tripsina es capaz de activar su propio cimógeno, el tripsinógeno, entonces la acción de la tripsina es la que se encarga de volver activas todas esas proteasas que produce el páncreas y que en ultimas se encarga de hacer la digestión de las proteínas, de esos péptidos que vienen del estomago.

Que vamos a obtener aquí? Una mezcla de aminoácidos y péptidos que van a quedar en la luz del intestino, estos aminoácidos se van a absorber a través de transportadores específicos, entonces los transportadores de los aminoácidos los podemos clasificar en tres grupos:

Transportadores para aminoácidos básicos Transportadores para aminoácidos ácidos Transportadores para aminoácidos neutros

Cada aminoácidos es reconocido y transportado por una molécula propia, pero un aminoácido puede ser transportado a la vez por diferentes transportadores, entonces podemos tener aminoácidos básicos que son reconocidos por un transportador y al mismo tiempo ese aminoácido puede ser reconocido por otro transportador y ayudado a entrar, entonces no necesariamente deben haber 20 transportadores para los 20 a.a. los aminoácidos se transportan en grupos de transportadores, tenemos un grupo de transportadores que se encarga de cierto tipo de aminoácido, y eso da la posibilidad de que un aminoácido pueda ser reconocido por varios transportadores.

Y al mismo tiempo ese a.a puede ser reconocido por otro transportador y ayudado a entrar, entonces no necesariamente deben haber 20 transportadores para 20 aminoácidos, los a.a se transportan en grupos de transportadores tenemos un grupo de transportadores que se encargan de cierto tipo de a.a entonces eso da la posibilidad de que el a.a pueda ser reconocido por varios transportadores y asi va a poder entrar mas fácilmente a la luz del enterocito.

Los transportadores de los a.a esenciales tienen un KM mas bajo que el transportador de los a.a no esenciales entonces eso significa que los a.a esenciales tienden a absorberse con mayor facilidad que los a.a no esenciales y es un mecanismo que tenemos nosotros de protección una vez dentro del enterocito, los aminoácidos son metabolizados rápidamente, el enterocito utiliza muchos de estos a.a para obtener energía, glutamato, glutamina, aspartato y asparragina, son básicamente los a.a que se metabolizan mas rápidamente con el fin de obtener energía, el enterocito necesita mucha energía y necesita una buena dosis de a.a por que recuerden que los enterocitos, son células que se multiplican rápidamente.

Esos a.a que hemos obtenido de la dieta y que ahora andan en el enterocito pasan al sistema porta y por este van a llegar hasta el hígado, el hígado es el órgano clave, en el metabolismo de los a.a, el hígado censa la cantidad de a.a circulante define si necesitamos a.a en otros tejidos y si es necesario degrada los a.a al fin de obtener de ellos energía o obtener de ellos la glucosa, hacer gluconeogenesis.

Como pa que recuerden cuales son los esenciales y los no esenciales, recuerden que el transportador de los a.a esenciales tiene un km más bajo que el de los no esenciales y miren el recambio proteico de lo que les decía el principio, las proteínas tienen diferentes vidas medias,

dependiendo de la función que cumplan, entre mas sensible sea la función de una proteína menos va a ser su vida media, por ejemplo: los factores de transcripción y las enzimas que tienen que ver con la respuesta de señalización intracelular son proteínas que tienen una vida media muy corta, en cambio proteínas como el colágeno tienden a tener una vida larga, la hemoglobina que es 120 días, la albumina tiene 14 días, pero independiente de su vida media debemos tener maquinaria que reconozca las proteínas que van a ser degradas y también procesos para hacer esa degradación, entonces hay varias formar de realizar esa degradación:

1. un mecanismo que revisamos a nivel de lisosomas, PROTEOLISIS LISOSOMICA que se caracteriza porque es un proceso que hacemos básicamente cuando estamos en estados de estrés o de mala nutrición lo realiza unas

proteasas especificas que se llaman catepsinas, y degradan fundamentalmente proteínas que no son esenciales GLICOPROTEINAS Y PROTEINAS DE MEMBRANA, que son las primeras proteínas que nos van a suplir la necesidad de glucosa cuando estamos en periodos de ayuno, glicoproteínas por ejemplo: la albumina, las apoproteinas.

2. tenemos la proteólisis citoplasmática, esta la podemos realizar de varias formas, hay una forma que la hacemos a traves de la ubiquitina, esta última es un péptido que va a reconocer residuos de lisina, entonces se establece una asociación allí y de esta forma marca a la proteína para ser degradada, es un sello de la muerte para la proteína, actua básicamente en proteínas de vida media muy corta y en proteínas que han tenido cambios estructurales han modificado su estructura, proteínas no funcionales, cuanto más ubiquitina, mas rápidamente va a ser degrada.

3. otras formas de degradación dependientes de calcio que lo realizan una enzimas llamadas CALPINAS, q son 1 y 2.

4. hay otra forma de degradar que se hace a través del proteosoma que se hace también con la ubiquitina, pero sin ubiquitina osea no necesita ATP, el proteosoma es una estrucutura grnade que si ud lo centrifuga que a nivel de 20 unidades de centrifugación, tiene dos configuraciones una catalítica y otra regulatoria, el ATP lo que hace es quitar la regulatoria y permitir que la catalítica cumpla su función, como reconocemos nosotros proteínas para la degradación? Lo primero que sabemos es la ubiquitinacion, es un péptido que se pega a residuos de lisina y así marcamos la proteína a degradar, los residuos de lisina generalmente se exponen durante la configuración proteica, entonces una vez esta este alterada aparecen los residuos de lisina y la proteína empieza a ser marcada, una cosa importante en las proteínas es que el extremo amino terminal, define la vida media de la proteína, entonces cuando ese extremo tiene secuencias ricas en PEST, que es prolina, glutamina, seria y treonina, cuanto más secuencias más corta es su vida media. O cuando en el extremo presenta fenilalanina, leucina, tirosina, triptófano, arginina también estamos marcando esa proteína como proteína de vida media corta. Y lo otro que puede marcar son los cambios que sufren algunos aminoácidos como son la oxidación de lisina, arginina y prolina.

Puedo encontrar pacientes que tienen un balance de Nitrógeno positivo o negativo. Balance de Nitrógeno Positivo se da cuando hago ingesta mayor a la excreción. Entonces Ud. ingiere 200 gramos de Nitrógeno diario pero solo excreta 100 gramos. Los está reutilizando para proteínas endógenas, para síntesis proteica. Entonces el tipo de pacientes que tiene un balance de Nitrógeno Positivo son aquellos pacientes que están en crecimiento, o pacientes en periodos post-traumáticos, después de una cirugía cuando hablamos de estos dos últimos, hablamos de la parte tardía de esos procesos post quirúrgicos o post-traumáticos. Las primeros instantes después de procesos quirúrgicos o post-traumáticos nosotros hacemos una destrucción del tejido defectuoso, o tejido lesionado para luego volverlo a sintetizar.

Entonces en la primera parte de ese periodo post traumático nosotros no tenemos balance de Nitrogeno positivo, sino Negativo. La cantidad de N que consumimos es menor a la que excretamos. Pero en la parte tardía del proceso quirúrgico o el traumático ya estamos haciendo reconstrucción de tejidos entonces ahí hacemos ingesta de mayor cantidad de proteínas que la que excretamos. Estamos utilizándola para la síntesis endógena.

En estado de embarazo, las mujeres deben tener un balance de Nitrogeno Positivo. Los bebés en crecimiento también, la cantidad de proteínas que sintetiza un niño a los doce años son muy grandes.

Hablamos del balance de Nitrógeno negativo cuando la cantidad de Nitrógeno que consumimos en la dieta es menor a la cantidad que excretamos. Entonces Ud. consume 100 gramos y elimina 200 gramos. Esos gramos adicionales vienen de la degradación proteica básicamente. Un paciente con balance de Nitrógeno Negativo se puede encontrar cuando presenta periodos de ayuno prolongado, en pacientes con desnutrición, en el periodo post quirúrgico temprano.

¿Qué hacemos con los AA? Ya sabemos que no puede haber un depósito de AA. Hay unos AA que no estamos utilizando y simplemente tenemos que degradar, los utilizamos como fuente de energía o como sustrato para sintetizar Glucosa. Entonces cuando se tiene una dieta muy rica en AA, en proteínas y se espera que con esa dieta rica en proteínas pierda peso, está equivocado porque una dieta rica en proteínas aporta gran cantidad de AA, lo que hace que las proteínas liberen AA, se sintetice glucosa, la glucosa se usa para mantener normoglicemia y si esto sucede se hace síntesis de AA, síntesis de TAG. Entonces la posibilidad de bajar de peso consumiendo proteínas no es del todo efectiva. Se necesitaría adicionar ejercicio.

La primera probabilidad de darle destino a los AA de la dieta es la síntesis proteica, la otra probabilidad que se daría serian las bases Nitrogenadas Purinicas y Pirimidinicas, ácidos biliares, acido fólico, sintetizar el grupo Hemo, sintetizar hormonas (adrenalina p ej.), sintetizar Neurotransmisores, sintetizar Melatonina, Melanina entre otros.

Y si definitivamente no lo necesitamos ni para proteínas ni para procesos nitrogenados vamos a utilizarlo para obtener fuentes de energía. Podemos obtener casi el 15 % de la energía de nuestro organismo a partir de AA. Los más energéticos serán aquellos que terminan en Acetil CoA. Que son los que conocíamos como Cetogénicos o Mixtos. Los glucogénicos tienen que meterse primero al proceso de gluconeogenesis para poder llegar al ciclo de Krebs.

¿Como se hace la movilización de AA?

Va a haber un recambio proteico que es tisular pero el órgano que se encarga de todo lo que tiene que ver con la síntesis de proteínas y la disponibilidad de AA es el Hígado. El musculo exporta gran cantidad de AA, y los exporta básicamente en forma de Glutamina y Alanina. La Alanina una vez está dentro del Hígado se puede meter dentro de la Gluconeogenesis. La Glutamina que sale del musculo tiene dos destinos fundamentalmente: uno es el riñón y el otro es el intestino. En el riñón la Glutamina cumple un papel fundamental. Nosotros tenemos un problema con la degradación proteica y es el NH4. (El grupo Amino). ¿Porque? Ese grupo amino es neurotóxico, entonces necesitamos eliminar rápido a ese grupo Amino.

La Glutamina tiene doble función ya que es un AA que tiene dos Nitrógenos, entonces se convierte en un buen transportador de grupos Amino. Fácil para ser degradado. A nivel renal la Glutamina cumple una función clave y es mantener el pH plasmático, es un mecanismo regulatorio de éste pH. Cuando vimos pH se hablaba de que el riñón tiene tres formas para regular el pH: Acetilación de la orina, Reabsorción de Bicarbonato y la producción de Amonio (NH4). Ese Amonio lo obteníamos básicamente de la Glutamina. Entonces hay Glutamina que con la liberación de ese Amonio a nivel del riñón va a facilitar 2 cosas: la acidificación de la orina y la reabsorción del bicarbonato. Entonces tiene un papel fundamental en la regulación de ese pH.

A nivel renal no somos capaces de eliminar el efecto carboxílico ni de quitarle el grupito amino a los AA. Quien se encarga de eso es el Hígado. Entonces observen que en riñón lo que se hace es exportación de esos AA en forma de Serina para el Hígado para que éste se encargue de hacer el Metabolismo como tal

El otro punto a donde puede llegar la Glutamina proveniente del músculo es al intestino, que utiliza mucha Glutamina como fuente de energía. Entonces va a empezar a degradar esa Glutamina pero va a tener problemas porque va a llevar dos nitrógenos entonces al intestino le toca exportar esos dos nitrógenos hacia el hígado en forma de Alanina para que el hígado pueda hacer el metabolismo de ese Nitrogeno y eliminar esas moléculas toxicas de nuestro organismo. Entonces de esa manera nosotros nos encargamos de transportar los AA hacia el hígado que es el principal órgano encargado del metabolismo del N.

La degradación de los AA incluye la utilización de dos tipos de reacciones: la primera es la Transaminacion y el otro es la Desaminación oxidativa. El proceso de Transaminacion es un proceso citoplasmático. Tenemos transaminasas para los 18 AA. Solo hay dos AA que no sufren Transaminacion: La Serina y la Treonina ya que en vez de Trasaminación sufren Desaminación oxidativa.

La transaminacion es un proceso citoplasmático; nosotros tenemos 18 transaminasas, cada AA tiene su transaminasa a excepción de la SERINA Y LA TREONINA.

Ellas se expresan en todos los tejidos, pero el órgano mas importante en que se ubica esta función es en el HIGADO, por eso es que se escogen estas, como marcadores de la función hepática, la glutamato oxalacetato trasaminasa (GOT) y la glutamato piruvato transaminasa (GPT).

El proceso de trasaminacion consiste en: un aminocacido que puede provenir del catabolismo celular, o de la ingesta de la dieta, que se va a asociar con un cetoacido, que es generalmente es un intermediario del ciclo de krebs, entonces el grupo AMINO del AA, se asocia al cetoacido que puede ser el ALFA- CETO GLUTARATO, convierte ese cetoacido en un AA. Que en este caso tenemos que es el GLUTAMATO. Y al mismo tiempo el AA cuando pierde el grupo amino se va a convertir en un CETOACIDO. En eso es que consiste esa reacción de transaminacion.

Un ejemplo de estas reacciones es: La ALANINA, que sabemos que viene del musculo, pierde el grupo amino y se convierte en PIRUVATO, y ese grupo amino que traía la ALANINA, nosotros lo metemos al ciclo de KREBS, esta reacción es catalizada por la ALANINA AMINO TRANSFERASA.

Es importante recordar que la SERINA Y LA TREONINA no sufren TRANSAMINACION. Ellos van directamente a DESAMINACION OXIDATIVA.

Entonces nuevamente tenemos la ALANINA, la cual reacciona con el ALFA CETO GLUTARATO, la alanina pierde el grupo amino, se lo da al alfacetoglutarato, y este se convierte en PIRUVATO, formando así un nuevo AA y a su vez un CETOACIDO, el cual se va a meter al ciclo de krebs para la producción de energía; pero también se puede llevar para hacer gluconeogenesis, dependiendo de las necesidades del organismo.

El fosfato epiridoxal es una vitamina que se comporta como coenzima que se asocia fundamentalmente a residuos de LISINA que están en el sitio activo de la enzima. Esta vitamina me va a formar bases intermedias de SHIFF con el AA, en este caso la LISINA, luego se estabiliza la base intermedia por reacomodación de electrones, y finalmente se desprende la vitamina la cual a su vez se lleva consigo el grupo AMINO, y se llama FOSFATO DEPIRIDOXAMINO, y el AA, perdió su grupo amino y se convirtió en un CETOACIDO. Por tanto en estas reacciones de transaminacion hay una transferencia neta de grupo amino desde un aminoácido a un cetoacido.

Cuando hay deficiencia de FOSFATO EPIRODOXAL se bloquea completamente estas reacciones de transaminacion, entonces un paciente va a acumular AA en las células, al igual que va a desarrollar sintomatología parecida a las AMINOACIDURIAS, que son patologías que se presentan por deficiencia del catabolismo de los AA.

Cualquier AA Puede ser donante del grupo AMINO.

Hay varios cetoacido que sirven como aceptores de esos grupos AMINOS, entre ellos tenemos, el ALFA CETO GLUTARATO, EL OXALACETATO, EL PIRUVATO, que pueden funcionar como AA aceptores de ese grupo AMINO, pero el mas utilizado es el ALFA CETO GLUTARATO, luego el AA que mas se forma en este tipo de reacciones es el GLUTAMATO.

Estas reacciones son citoplasmáticas, la neurona es una de las principales células en producir el GLUTAMATO. Este glutamato que se ha producido, luego sufre una DESAMINACION OXIDATIVA. Este si es un proceso MITOCONDRIAL.

Existen 20 deshidrogenasas de aminoácidos en nuestro organismo, ya que cada aminoácido tiene su propia deshidrogenasa, pero desde el punto de vista fisiológico la que mayor importancia tiene es la GLUTAMATO DESHIDROGENASA, ya que es el AA que mas producimos.

Esa desaminacion oxidativa va a ser que ese glutamato se convierta en alfa ceto glutarato, y sse libere el NH4, este ultimo es un compuesto NEUROTOXICO VIOLENTO, por tanto el organismo busca una manera de eliminarlo.

Entonces el organismo tiene que buscar la manera de eliminar ese bichito de ahí, ahora miren que hacemos nosotros con ese alfacetoglutarato, lo podemos convertir el glucosa entonces miren que va a ver una relación entre la estaminación oxidativa y el Metabolismo e los carbohidratos, vamos a encontrar conexión. La GLUTAMATO DESHIDROGENASA es estimulada por niveles bajos de energía ADP, GDP, es decir cuando nuestro organismo tiene deficiencia de energía las proteínas se vuelven un buen sustrato para obtener esa energía, la glutamato deshidrogenasa aumenta el alfacetoglutarato un substrato para el ciclo de KREBS, para producir energía, es inhibida por un buen balance energético: niveles altos de GTP y de ATP, de jamos de degradar aminoácidos, se bloque la degradación porque no necesitamos glucosa.

NEUROTOXICIDAD EL NH4

¿Porque el NH4 es un neurotóxico?Hay varios mecanismos para estoMiren ese glutamato, ¿qué hacemos con él? Si tenemos altos niveles de NH4 a nivel del encéfalo, uno coge ese glutamato y lo convierte en glutamina (como mecanismo apra elimianr el NH4), este glutamato es un neurotransmisor, luego le estamos quitando un neurotransmisor al SNC apra poder eliminar ese NH4.El segundo mecanismo, esta reacción se da en la neurona. Supongamos que a nivel de la neurona tenemos altos niveles de NH4, ¿Qué hace la neurona? Saca α-cetoglutarato, lo asocia con el NH4 y produce glutamato, y ya sabemos que a altos

niveles de NH4 el glutamato se convierte en glutamina, entonces estamos mandándole glutamina al hígado. ¿Qué le pasa a la neurona? Como le quitamos el α-cetoglutararo, el ciclo de Krebs se empeiza ahacer deficiente, la neurona empieza a tener una capacidad menor de producción de energía. Y la neurona sin energía la “lleva”, pq ella es completamente aerobica, su obtención de energía. El NH4 es activador de la apoptosis celular, lleva a la neurona a esta, produciendo muerte celular neuronal.

Entonces tenemos 3 mecanismos de toxicidad para el NH4. Estamos obligados a eliminar este NH4. Hablamos de neurotoxicidad, porque éste es el tejido más sensible a concentraciones altas de este metabolito, pero esta toxicidad también se ve en otros tejidos, podemos encontrarla en el musculo, en el riñon, etc.

En resumen… esto es lo que hemos hecho…Una reacción de transaminacion, cogemos un aa y lo convertimos en un cetoacido, al mismo tiempo cogemos un segundo cetoacido (que en este caso es un α-cetoglutarato, que es el que mas utilizamos) y lo convertimos en aa (glutamato). Pero también podemos coger oxalacetato y convertirlo en aspartato (otro ejemplo). Esto para hacer referencia que aunque el α-cetoglutarato es el mas abundante no es el único.

Luego sufrimos entonces DESAMINACION OXIDATIVA, observamos que la glutamato deshidrogenasa en presencia de NAD+ se convertía en α-cetoglutarato y me liberaba el NH4. Y decíamos que éste era neurotóxico, viéndonos obligados a eliminar ese NH4, buscarle una ruta a éste. La ruta que le queda es el ciclo de la urea.

¿CÓMO TRANSPORTAMOS EL NH4?Ya vimos que una forma es conviertiendola en GLUTAMINA, esto es muy freucente en muchos tejidos, lo utiliza el musculo, ya vimos que éste exportaba aa en forma de glutamina; lo utiliza el encéfalo, también exporta NH4

en forma de glutamina; y en el hígado tenemos esta enzima que se llama GLUTAMINASA (también en el riñon), ésta coge la glutamina y la convierte en acido glutamico liberando el NH4, que es utilizado en el hígado para síntesis de urea, en el riñon para equilibrar pH plasmático. Entonces esta reacción es muy importante a nivel renal, ya vimos porque, entre otras cosas porque a través de esto le llevamos al riñon leucina y valina, aa ramificados que son los que el riñon utiliza para hacer gluconeogenesis tardía (solo se usan en ayuno prolongado).

La otra forma de transporte hacia el hígado es en forma de ALANINA (aquí están las proteínas, el NH4 que le quitamos, hay una reacción de transaminacion, el glutamato a nivel muscular se convierte en α-cetoglutarato, pasando de piruvato a alanina, la alanina a circulación, llega al hígado y allí tenemos la reacción contraria, alaninapiruvato y α-cetoglutaratoglutamato, y llevamos el NH4 a urea, y ese piruvato lo utilizamos para la gluconeogenesis.Entonces aquí hay algunas cositas que debemos recordar, muy utilizada esta forma de transporte, del nitrógeno en forma de alanina en periodos de ayuno, que es precisamente la fase en la cual tenemos una degradación proteica mayor. Es un proceso que nos ayuda a la desintoxicación pq ayuda a eliminar ese NH4. Y adicional a eso brinda sustrato para gluconeogenesis a partir de piruvato.

La alanina y la glutamina representan mas o menos el 10% del transporte de nitrógenos desde el musculo hasta el hígado. El resto se transporta en forma de glutamato básicamente.

¿Cómo se regula el RECAMBIO PROTEICO A NIVEL HORMONAL? ¿Cuáles hormonas me controlan a mí la degradación proteica? Resulta que las transaminasas son proteínas inducibles, yo puedo aumentar la actividad de esas proteasas a nivel tisular, cada proteasa (cada sistema de proteólisis) tiene su control, debe haber un control diferencial en esa degradación proteica, no puedo yo prender la degradación proteica en todos mis órganos al mismo tiempo porque no seria lo mismo degradar proteínas de la contracción muscular que hacerlo de alguna que tuviera que ver con la síntesis de neurotransmisores (NT), tendría mucho mas impacto la síntesis de NT frenada que la de proteínas musculares. Ese control diferencial se logra a través de la expresión genética, uno puede controlar la expresión de un mismo gen de manera diferencial a nivel tisular, se puede hacer por ejemplo que el gen que codifica para las proteasas lisosomicas se expresen mas a nivel el hígado, y mucho menos a nivel del páncreas; o podemos hacer que esa proteólisis que realiza la ubiquitina se exprese mucho mas a nivel muscular y menor a nivel del corazón. Lo logramos a través de factores de transcripción. Y trabajando básicamente a través del promotor, controlando este promotor, el cual se controla a través de mensajes, de elementos de respuesta, que responden a la acción de hormonas. Entonces esas hormonas van a decirle a los factores de transcripción que aumenten su expresión en este caso que tenemos acá para la síntesis proteica:insulina (estimulante fuerte, si se miran las mujeres que sufren diabetes estacional, los niños tienden a ser macrosomicos, de alto peso al nacer, pq tienen gran cantidad de insulina), factor de crecimiento similar a insulina, adrenalina para receptores β-adrenergicos (evidente en pacientes que sufren accidentes a nivel de columna y quedan hemipléjicos, empiezan a hacer atrofia muscular por deficiencia de estimulo a través de estos receptores), testosterona (aumentan la masa muscular, cuenta de cuando se llegaba al punto de usar hormonas veterinarias): AUMENTAN LA SÍNTESIS PROTEICAT3, cortisol (no aumenta la gluconeogenesis para hacer hiperglucemia, lo que hace es aumentar los sustratos, aumenta la disponibilidad de aa glucogenicos, de glicerol): ESTIMULAN LA DEGRADACION PROTEICA, hormonas que nosotros producimos en periodos de ayuno prolongado, que estimulan la gluconeogenesis, liberación de lípidos (triacilglicerol), son hormonas hiperglucemiantes, tienden a aumentar los niveles de glucosa.De esta manera empezamos a hacer regulación del recambio proteico.

El problema es qué hacer con el nitrógeno, COMO ELIMINAMOS ESTA MOLÉCULA DE NITRÓGENO. Nos vamos entonces a enfrentar a 3 probabilidades:Hay animales que lo eliminan en forma de amonio, se llamaran AMONOTERICOS, el caso de los peces.Hay otros que lo hacen en forma de acido úrico, son los URICOTERICOS, las aves lo son, algunas razas de perros (como la dálmata)La otra forma, la de nosotros, es eliminarlo en forma de urea, entonces somos UREOTERICOS, observen la estructura de la urea, dos nitrógenos. A uds les van a reportar el nitrógeno en la orina en dos formas, como concentración de urea (entonces se cuantifica la molécula), o como BUN (nitrógeno directo en sangre)La urea uds saben que es un abono bastante violento, se utiliza mucho en la agricultura.

CICLO DE LA UREA, proceso que ocurre netamente a nivel hepático, no hay otro órgano capaz de sintetizar urea. Entonces cuando un paciente tiene una insuficiencia hepática adicional a todo lo que va a presentar (alteración de síntesis proteica, del metabolismo de la glucosa, del metabolismo de lípidos) vamos a observar en él acumulación el ion amonio, el cual es neurotóxico, entonces vamos a encontrar una neurotoxicidad amoniacal por problemas hepáticos.

Proteínas

Aminoácidos

Insulina

IFGs

- Adrenergicos

Testosterona

+T3

Cortisol

+

El ciclo de la urea es sencillo, no tiene mucho complique. Necesitamos el NH4, que ya sabemos de donde viene, se asocia con el CO2 (que viene en forma de bicarbonato, HCO3), y aparece la primera enzima CARBAMOIL FOSFATO SINTETASA I (utiliza ATP) (no confundirla con la II que tiene que ver con la síntesis de las pirimidinas).Entonces carbamoil fosfato sintetasa recoge el CO2 en forma de bicarbonato y el ion amonio me lo transforma en carbamoil fosfato. Esta primera reacción es mitocondrial, esto ocurre en la mitocondria del hepatocito.Este carbamoil fosfato se lo vamos a regalar a ornitina (la “suegra”), se asocian y forman la citrulina (la “cuñada”). Segunda reacción que ocurre también a nivel mitocondrial, catalizada por la Ornitil transcarbamoilasa.La citrulina se asocia a una molécula de aspartato, que viene del ciclo de Krebs, y produce Argino succinato (esto es un acido arginosuccinico, lo que pasa es que aquí ya esta ionizado), catalizada la reacción por la arginosuccinato sintetasa, sigue gastando ATP y por eso es sintetasa (recuerden que la sintasa es independiente del ATP).El argino succinato de rompe y produce arginina y fumarato, este fumarato lo llevamos al ciclo de Krebs y lo sacamos en forma de aspartato. Reacción catalizada por la argino succinasa. Obtenemos la arginina y por eso ésta deja de ser un aa esencial, lo podemos sintetizar a partir del ciclo de la urea.La arginina, por acción de la arginasa, produce Urea y ornitina (de nuevo va a la mitocondria y cerramos el ciclo).

Entonces son 5 enzimas, 5 procesos de los cuales los dos primeros son mitocondriales y los otros 3 citoplasmaticos. Ocurre solo a nivel del

hepatocito, no hay otra célula que pueda hacer ciclo de la urea. Es un proceso que se regula bastante fácil.

Explica de nuevo en otra diapositiva, aquí

esta la ornitina que se pega al carbamoil fosfato, produce citrulina (por la ornitin transcarbamoilasa), la citrulina se asocia al aspartato y produce argino succinato (por la argino succinato sintetasa), argino succinato se convierte en arginina liberando fumarato (por la argino succinasa), la arginina libera la urea y se transforma en ornitina (por la arginasa), la ornitina va de nuevo a la mitocondria para cerrar el ciclo.

¿Qué tendríamos que adicionarle? Lo que tenemos de aquí para allá, no es adicionar sino empatar lo que ya vimos.

¿Carbamoil fosfato de donde lo sintetizo? A partir de bicarbonato y NH4, es un proceso que depende de ATP, entonces miren cuanta energía estoy gastando para hacer el ciclo de la urea, 2 ATP aquí y uno aquí son 3, y aquí va otro, 4 ATP para hacer el ciclo de la urea, es decir es un proceso endergónico, es costoso, pero el organismo lo utiliza pq prefiere gastar ATP a morir intoxicado.

Entonces aquí tenemos el carbamoil fosfato que se obtiene a partir de NH4 y HCO3, por la carbamoil fosfato sintetasa I, esta enzima es la que regula el ciclo de la urea.De donde puede provenir este NH4, de la glutamina, por acción de la glutaminasa la glutamina libera NH4 y se transforma en glutamato, y éste pro desaminacion oxidativa se convierte en α-cetoglutarato y me libera el NH4.

Entonces observen uds que el objeto de todo este proceso que decíamos glutamato deshidrogenasa y glutaminasa, reacciones mitocondriales, es brindar el NH4 para poder empezar a hacer la eliminación de ese nitrógeno en forma de urea, si estas reacciones están bloqueadas el NH4 se acumula y el pcte tiene neurotoxicidad.

Pregunta/respuesta: La pregunta seria mejor de que depende que el enterocito exporte el aa que quiere? De las necesidades energéticas, el enterocito usa los aa solo como fuente de energía, no los utiliza para nada mas. El enterocito tiene una ventaja y una desventaja metabólica, el enterocito puede hacer procesos aerobicos y anaeróbicos, pero extrañamente el enterocito es de los pocos órganos que utiliza glucosa, si ud mira la capacidad del enterocito para utilizar la glucosa como fuente de energía al lado de otras células, la capacidad es mucho menor, utiliza otros sustratos, se especula que esa capacidad menor tiene que ver con la necesidad del organismo de que la glucosa proveniente de la dieta no sea utilizada por el enterocito como fuente de energía sino exportada, entonces ahí se tiene la glucolisis mas lenta, entonces cuando ellos tienen esa glucolisis mas lenta necesitan otros sustratos energéticos, como los aa, entonces al enterocito le llega el aa, lo utiliza como fuente de energía, pero si el tiene un buen balance energético esos aa se van al hígado, los utiliza el hígado como fuente de energía.Ahora la otra pregunta es como carajo sabe el hígado que tiene que utilizar los aa para sintetizar proteínas o para brindárselos al musculo como aa o los pueda degradar, lo que le dice al hígado cuantos aa puede ud degradar es la cantidad de aa que hay circulando, las concentraciones de aa en nuestro plasma son mas o menos constantes en casi cualquier momento del día, ud se pega una dieta rica en proteínas y la concentración del aa sube un poco, el hígado capta ese aumento y los retiene para dejar de nuevo estable, si no son utilizados esos aa como síntesis proteica simplemente los degradamos. Ahora si el musculo está haciendo síntesis proteica empieza a robar aa de circulación, la concentración de aa disminuye y el hígado cesa la retención de aa y empieza a mandar aa.

Bueno, me voy a devolver pq aquí esta la diapositiva que nos falto..Así como tenemos este proceso de eliminación de la urea, podemos tener bloqueo en estas enzimas, uno puede tener pctes con deficiencia en el ciclo de la urea. Entonces podemos encontrar pctes con:Deficiencia de la carbamoil fosfato sintetasa I, que vamos a encontrar en este pcte? Una intoxicación amoniacal marcada. Que se va a encontrar de extraño en el pcte? Como saben uds que es una deficiencia de ésta enzima? Porque si se le cuantifica los niveles de citrulina o solo cuantificando el nivel de carbamoil fosfato, ud se da cuenta que los niveles de carbamoil fosfato están muy bajitos, a pesar de recibir una carga de nitrógeno, entonces hay un paciente con deficiencia de ésta enzima.Podría haber también una deficiencia de la ornitin transcabamoilasa, entonces que se encuentra en este pcte? Aumento de iones amonio, intoxicación amoniacal, tendrá carbamoil fosfato pero los niveles de citrulina van a ser bajos. Podríamos encontrar un pcte con deficiencia del acido argino succínico sintetasa, que encontramos en este pcte? Una hipercitrulinemia, niveles altos de citrulina y al mismo tiempo tendrá intoxicación amoniacal.Si la deficiencia fuera en la argino succinasa, el que se acumula es el argino succínico, entonces habrá una acidemia arginosuccinica, acumulo de este acido en circulación. Entonces ud va a encontrar al pcte con una acidosis, y además una intoxicación amoniacal.Si la deficiencia fuera en la arginasa, el pcte se va a encontrar con una hiperarginemia acompañada de una hiperamonemia, se eleva arginina y al mismo tiempo el NH4.

Entonces cualquiera de estas deficiencias produce intoxicación amoniacal, pero entre más avanzada este en el ciclo la deficiencia nosotros vamos a encontrar menos marcada la intoxicación con aparición de algunos metabolitos que van a decir en donde esta la lesión y que pueden hacer de la acumulación muy grave, por ejemplo si es del acido argino succínico hace que la lesión sea mas grave porque esta produciendo también academia.

Ahora mi pregunta es ¿Cómo tratarían uds a un pcte con una deficiencia en el ciclo de la urea?--Porque es que un paciente que llegue al hospital, ud lo recibió, le dio el primer tetero, empezó a “chillar” y le conectaron la primera batería al chino, y ud le termina de dar el tetero y el niño empieza a convulsionar, que tan repetidas serán esas convulsiones? Depende de la carga proteica que se le dio, cuanto le va a durar? Hasta que termine la intoxicación amoniacal, hasta que seamos capaces de eliminar ese amoniaco. Entonces ud le da el tetero y empieza a convulsionar cada 3,5 10 minutos y al final esta convulsionando por ahí cada 15 o 20 min, y uds saben muy bien que cada vez que convulsiona hay un daño neurológico, entonces estamos haciéndole un posible daño neurológico, entre mas convulsione mas probabilidad de un daño neurológico.¿Cómo trato a ese niño? (alguien responde algo pero no se entiende, el profe responde “bueno lo puede hacer, hay dos sustancias que ayudan a eliminar el amoniaco, una se llama benzoacetato y otra es el acetilacetato, creo que se llaman, estas dos captan el amonio y facilitan la eliminación por orina, pero esa capacidad de captación de ellas es limitada)

Entonces hay una pelotera con ese pacientico, como lo tratamos? No hay cura!, yo no le puedo decir tomese unas pastillitas de carbamoil fosfato sintetasa I. El tratamiento va a ser simplemente para evitar o reducir el riesgo, habrá dietas especiales, pero al 99% de la población esa dieta no le funciona por falta del requisito mas importante, plata :$Un tratamiento con dietario puede estar facilito entre 15 y 25 millones de pesos mensuales. Muy pocos pueden darse ese lujo.Entonces COMO LO TRATAN, la forma mas simple… algunas respuestas son:Alguien responde que aumentando la actividad del enterocito, pero como se hace esto? Imagínense uds que, acuérdense que ahí no hay solo una función, el hígado funciona perfectamente a excepción de esa enzima, ornitin transcarbamoilasa, la pelotera esta en esa enzima, pero el tratamiento no puede estar en esa enzima (porque seria terapia génica, muy especializada, hasta ahora se esta empezando a usar, consiste básicamente en darle al pcte un vector, el cual lleva el gen, son algunos tipos de virus que los enseñan de tal forma que tengan preferencia por el hepatocito, entonces llega hasta allá con la carga génica, hace contacto con el hepático, y uds saben que uno de los mecanismos de los virus es coger su material génico y llevarlo a la celular para que esta lo replique, como le estamos pegando el virus de la ornitin transcarbamoilasa, pues el hepatocito empieza a sintetizar esta, y solucionado el problema por lo menos mientras el hepatocito este vivo, funcionando, pero esta terapia esta FUERA DEL ALCANCE DEL 99,9% DE LA POBLACIÓN)Alguien dice otra cosa, de aumentar en sangre algo… pero él dice que recordemos que no tenemos deposito de proteínas, que pasa si yo le doy al pcte proteínas, aumenta el amoniaco, y hace mayor neurotoxicidad.Evitando la degradación de proteínas, pero como se reduce esta? Dice el que hablo que con cortisol, pero el profesor aclara que al contrario, que éste la aumenta. Dice que tocaría con insulina, que es estimulante.Insiste COMO LE REDUZCO EL ION AMONIO, COMO SE LO QUITO?Alguien dice que provocando hipoglicemia. Que pasaría si yo hago que el pcte tenga hipoglicemia, degrada proteínas, pero es que el problema es el nitrógeno. Recuerden que hay un balance de nitrógeno que debe mantenerse estable. No se le pueden quitar proteínas de la dieta pq no podría hacer recambio proteico. Lo que si se puede hacer es una restricción proteica, de tal forma que el balance de nitrógeno se mantenga casi estable, que el degrade proteínas pero que esos aa los utilice para sintetizar nuevas proteínas.Es muy complicado hacer que el pcte produzca poco amoniaco, pero es cuestión de regular la dieta y hacer que no se elimine el nitrógeno en gran cantidad sino que se recicle.Lógico, si ud le va a buscar a este pcte niveles de amoniaco, va a estar mas alto que un pcte normal, pero una cosa es que aumente los niveles de amoniaco y otra cosa es que ese amoniaco alcance niveles de neurotoxicidad, lo que yo espero es que el si por su misma patología produzca mucho amonio, pero que ese amonio no alcance a producir neurotoxicidad, que el pueda sobrevivir con ese aumento del amonio, y pues me ayudo de quelantes como el acetoacetato que atraparan el amonio y lo llevaran a la orina. De esa forma puedo yo tratar a ese pcte.

CONEXIÓN ENTRE EL CICLO DE LA UREA Y EL CICLO DE KREBS, acuérdense que el paso de citrulina a acido argino succínico necesitaba aspartato, miren lo que hacemos con ese aspartato. De ahí le sacamos fumarato y ese fumarato se viene nuevamente al ciclo de la urea, ya sea en forma de fumarato, en forma de malato o de oxalacetato, en cualquiera de las 3 formas yo reciclo esos carbonos para obtener aspartato.

Esa conexión me da 2 ventajas:Me permite hacer reacción de transaminacion que es básica para liberación de aaMe permite reciclar carbonos y obtener NADH si lo necesito como fuente de energía

Ahora recuerden uds que es el mismo hígado el que saca el oxalacetato para convertirlo en glucosa, entonces en el momento que yo tengo al pcte en ayunas el hígado se enfrenta a tres retos:utilizar el ciclo de Krebs para obtener energía

utilizar el oxalacetato para obtener glucosadarle soporte al ciclo de la ureaPor eso cuando el higado esta en periodo de ayuno recoge tantos ac. Grasos, pq éstos le brindan mucha energía y puede así darse el lujo de decirle ciclo de Krebs no se utilice tanto para obtener energía, enfóquese mas en producir glucosa o en producir aspartato para el ciclo de la urea, pero este tiene un costo y entonces empieza a conectarse ciclo de la urea con ciclo de Krebs con la producción de los cuerpos cetonicos, pq cuando empieza a llegar gran cantidad de Acetil CoA cuando el ciclo de Krebs no lo metaboliza pq esta metido aquí en en ciclo de la urea, pq esta metido en la gluconeogenesis pues no nos queda mas que producir cuerpos cetonicos.