seminario de enzimologia
TRANSCRIPT
1LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
INTRODUCCIÓN
Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas. En estas reacciones, las moléculas en el comienzo del proceso son llamadas sustratos, y las enzimas las convierten en diferentes moléculas, llamadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas, para que ocurran en tasas significativas.
Desde finales del siglo XVIII y principios del siglo XIX, la digestión de la carne por las secreciones del estómago, y la conversión del almidón a azúcar por los extractos de plantas y la saliva, ya eran conocidos. Sin embargo, el mecanismo por el cual esto ocurría no había sido identificado.
En 1878 el fisiólogo Wilhelm Kühne (1837–1900) acuñó el término enzima, que viene del griego ενζυμον "en levadura", para describir este proceso. La palabra enzima fue usada después para referirse a sustancias inertes como el pepsin. Por otro lado, la palabra "fermento" solía referirse a la actividad química producida por organismos vivientes.
En muchos de los trabajos iniciales se notó que la actividad enzimática estaba asociada con proteínas, pero algunos científicos (como el Premio Nobel Richard Willstätter) argumentaban que las proteínas eran simplemente el transporte para las verdaderas enzimas y que las proteínas per se no eran capaces de realizar catálisis.
Sin embargo, en 1926, James B. Summer demostró que la enzima ureasa era una proteína pura y la cristalizó; Summer hizo lo mismo con la enzima caralase en 1937. La conclusión de que las proteínas puras podían ser enzimas fue definitivamente probada por John Howard Northrop y Wendell Meredith Stanley, quienes trabajaron en las enzimas digestivas pepsin (1930), trypsin y chymotrypsin. Estos tres científicos recibieron el Premio Nobel de Química en 1946.
Actualmente algunas enzimas son usadas comercialmente, por ejemplo, en la síntesis de
antibióticos. Además, algunos productos para hogares usan enzimas para acelerar las
reacciones bioquímicas.
2LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
ENZIMAS
I. DEFINICIÓN
Las enzimas son proteínas (con excepción del pequeño grupo de moléculas de RNA con
actividad catalítica) formadas por las células de los organismos vivientes, que aceleran las
reacciones químicas llevándolas más rápidamente a su posición de equilibrio. Aunque las
enzimas están sujetas a las mismas leyes de la naturaleza que rigen las propiedades de
otras sustancias, difieren de la catálisis química ordinaria en varios aspectos importantes:
1. Las reacciones catalizadas por las enzimas son mayores por un factor de 106 a
1012 que las reacciones correspondientes no catalizadas y varias veces mayores
que las reacciones químicas catalizadas,
2. Las reacciones enzimáticas ocurren a temperatura corporal, condiciones normales
de presión a un pH próximo a la neutralidad, mientras que una eficiente catálisis
química a menudo requiere temperaturas y presiones elevadas y un pH extremo
incompatible con la vida.
3. Las enzimas tienen un especificidad mucho mayor que la catálisis química por el
substrato y los productos y raramente se forman productos colaterales; así, la
síntesis ribosomal de polipéptidos hasta de más de 1000 residuos de aminoácidos
se hacen sin ningún error; en la síntesis química, las reacciones colaterales y las
reacciones incompletas no permiten hacer una síntesis adecuada de polipeptidos
de más de 100 residuos.
4. La actividad catalítica de muchas enzimas está sometida a procesos regulatorios
como el control alostérico, la modificación covalente y la variación de la cantidad
de enzima sintetizada.
3LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
II. CARACTERÍSTICAS:
A) UNIDAD INTERNACIONAL DE ACTIVIDAD ENZIMÁTICA: Es la cantidad de enzima que
cataliza la transformación de 1 micromol de substrato por minuto, bajo condiciones bien
definidas (condiciones estándar). Esta es la expresión básica de la velocidad de la reacción.
Se ha sugerido que la temperatura debe ser, en lo posible, de 30°C y que las otras
condiciones, tales como pH y concentraciones de substratos, debieran ser las óptimas
para la actividad enzimática.
B) KATAL (símbolo: kat): Es la cantidad de enzima que cataliza la transformación de 1 mol
de substrato por segundo. Esta unidad ha sido introducida recientemente por la Unión
Internacional de Bioquímica 1 kat = 6 x unidades internacionales. La Unidad Anson se
ocupa cuando se usa hemoglobina como substrato: 1 Unidad Anson = aquella cantidad de
enzima que, bajo las condiciones del test, libera 1 mmol (1 milimol = mol) de
aminoácidos positivos al reactivo de Folin por minuto, calculados como tirosina.
La miliunidad Anson corresponde a 1 mol (= mol) de tirosina.
C) ACTIVIDAD ESPECÍFICA: Es el número de unidades de enzima por mg de proteína. Es
una medida muy utilizada para expresar la actividad de preparaciones enzimáticas.
D) ACTIVIDAD MOLECULAR (número de recambio): Es el número de moléculas de
substrato, transformadas, por minuto, por una molécula de enzima. Se calcula dividiendo
la velocidad máxima de la enzima por el peso molecular; es una característica de las
enzimas individuales y no refleja la pureza de la preparación.
Si la enzima respectiva contiene un grupo prostético, una coenzima o un centro catalítico
(véanse éstos más adelante), cuya concentración sea medible, la actividad enzimática
puede expresarse también por el número de moléculas de substrato, transformadas por
minuto, por cada centro catalítico (10).
4LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
III. ESTRUCTURA DE LAS ENZIMAS.
Son proteínas cuyo peso molecular cubre un amplio rango. Por ej., La ribonucleasa, que
hidroliza los ácidos ribonucleicos, tiene un PM de 13.700 daltons y está constituida por
una sola cadena polipeptídica de 124 aminoácidos. En cambio, la aldolasa, una enzima
implicada en el metabolismo de la glucosa, está constituida por 4 subunidades de 40.000
daltons cada una.
Cofactores y Coenzimas (4-9).
Existen enzimas cuya función catalítica se debe exclusivamente a su naturaleza proteica,
pero hay otras en que sus propiedades catalíticas, dependen de la presencia de una
estructura no proteica y termoestable llamada cofactor. Estos pueden ser simples iones
inorgánicos o sustancias orgánicas más o menos
complejas. Cuando los cofactores orgánicos están fuertemente unidos a la proteína
enzimática (por enlace covalente) y son específicos para esa enzima, se denominan grupos
prostéticos (p. ej., el grupo de la hemoglobina). La mayoría de estas coenzimas derivan de
las vitaminas, especialmente las del complejo B. Muchas dishidrogenasas requieren la
coenzima nicotinamida-adenina-dinucleótido (NAD+) o su derivado de fosfato (NADP+), las
cuales provienen de la niacina. El ácido pantoténico es un componente esencial de la
coenzima A, la cual funciona como un transportador transitorio de grupos acilo en el
metabolismo. La biotina es un transportador de en las enzimas que catalizan ciertas
reacciones de carboxilación y decarboxilación. El ácido tetrahidrofólico, una forma
reducida de la vitamina, el ácido fálico, participa en las reacciones de transferencia de
grupos de un átomo. La vitamina B12, en su forma de coenzima, funciona en la
transferencia de grupos alquilo de ciertas reacciones enzimáticas.
En el lenguaje corriente de la enzimología, el componente proteico se
denomina apoenzima y el complejo completo de proteína y cofactor se llama holoenzima.
Generalmente la apoenzima es inactiva como catalizador. Algunas enzimas requieren dos
o tres cofactores distintos y corrientemente uno de ellos es un ion metálico.
5LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Substratos de Enzimas.
Constituyen las sustancias que son transformadas específicamente por las enzimas.
Se usan para medir la actividad catalítica de las enzimas y, secundariamente, también para
determinar el carácter especifico de una acción enzimática.
Para que una sustancia sea apropiada como substrato de una enzima debe reunir los
siguientes requisitos:
a) Que experimente una transformación bien definida por la acción catalítica de la
enzima
b) Que sea específica para la enzima respectiva o el grupo muy restringido de
enzimas. Ej.: el almidón para las alfa- y beta- amilasas;
c) Que según las condiciones del ensayo, previamente fijadas, no sufra una
descomposición espontánea o produzca otras reacciones no catalizadas por la
enzima
d) Que la transformación del substrato que es catalizada por la enzima. Sea
fácilmente medible.
Ejemplos son los siguientes:
-Formación estequiométrica de un producto coloreado;
-Una modificación definida en la absorción al ultravioleta (ej.: NADH;
- Liberación de un ácido o de un álcali que sean medibles por titulación (ej.: liberación de
carboxilos en la pectina por la pectino-estearasa);
- Si no se dan estas posibilidades, por acoplamiento con otras reacciones químicas o
enzimáticas, llamadas reacciones indicadoras (por ej.: la reacción química (de fosfatasa en
leche), del fenol liberado con la dibromoquinon-clorimida para dar indofenol, de color
azul).
6LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
IV. MECANISMO DE ACCIÓN:
MECANISMO DE LA CATALISIS ENZIMÁTICA (5,8).
La energía de activación y los efectos de los catalizadores.
Una reacción química tal como A P tiene lugar debido a que un cierto número de las
moléculas A, en un momento determinado, poseen más energía que el resto de la
población, suficiente para alcanzar un estado "activado", en el cual puede formarse o
romperse un enlace químico, para formar el producto P. Se denomina energía libre de
activación a la cantidad de energía en calorías que se requiere para llevar todas las
moléculas de un mol de una sustancia, a una temperatura dada, al estado reactivo.
Porestado de transición se entiende el estado, rico en energía, de las moléculas
reaccionantes en el tope o cumbre de la barrera de activación, sobrepasada la cual, se
produce la reacción.
La velocidad de una reacción química es proporcional a la concentración de las moléculas
en estado de transición. La velocidad de una reacción química puede acelerarse, subiendo
la temperatura (la cual aumenta el movimiento térmico y la energía, aumentando así el
número de moléculas en esté estado de transición) o mediante un catalizador, el cual
actúa haciendo bajar la energía de activación. Los catalizadores, como las enzimas, se
combinan con los reactantes y producen un estado de transición que tiene menos energía
libre que el estado de transición de la reacción no catalizada: Ellos no alteran los
equilibrios de reacción. Una vez formados los productos de la reacción, el catalizador libre
es nuevamente regenerado.
El mecanismo de la acción enzimática.
No se conoce bien aún el mecanismo preciso de la catálisis para ninguna enzima. Sin
embargo, se sabe que los ácidos y bases (es decir, dadores y aceptores de protones,
respectivamente) son catalizadores muy versátiles, que pueden aumentar las velocidades
de muchos tipos de reacciones orgánicas, tales como la hidrólisis de ésteres y de
7LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
compuestos fosforilados, la adición de agua a grupos carbonilos, así como la eliminación
de agua de los alcoholes para producir compuestos no saturados. Se puede extrapolar
esto a las enzimas, las que contienen grupos dadores de protones ( , carboxilos,
sulfhidrilos) así como grupos aceptores de protones ( y carboxilatos -COO). También
los grupos nucleofílicos son catalizadores eficaces. Se trata de grupos funcionales ricos en
electrones que pueden donar un par de electrones al núcleo de algún otro átomo. Grupos
nucleofílicos típicos son los grupos hidroxilo, sulfhidrilo e imidazol, que se sabe están
también presentes en las proteínas. Es así que en diferentes enzimas son ciertos grupos
funcionales de los aminoácidos integrantes de su molécula proteica los que participan
como centro activo en el proceso catalítico, como sucede con el grupo epsilon-amino de la
lisina (base de la determinación de la llamada "lisina aprovechable") (11), el grupo
sulfhidrílico de la cisteína, el de la cerina y el resto imidazólico de la histidina.
V. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
La mayor parte de las enzimas tienen un nombre que se forma adicionando el fijo "-asa" al
nombre del sustrato sobre el cual actúan o a un término que describe las reacciones que
catalizan.
Por ejemplo, la ureasa tiene la urea como sustrato. La alcoholdeshidrogenasa cataliza la
remoción de hidrógenos de los alcoholes. A pesar de ello, algunas enzimas, como tripsina
o la quimotripsina, aún se reconocen por sus nombres históricos. La Unión Internacional
de Bioquímica asigna un número a cada enzima y clasifica a las enzimas en seis grupos
importantes de acuerdo a la clase general de reacciones químicas que catalizan:
8LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
1.- Las Óxidorreductasas catalizan reacciones de oxidaciónreducción. La mayor parte de
estas enzimas se conocen como deshidrogenasas, pero algunas de ellas reciben el nombre
de oxidasas, peroxidasa, oxigenasas, o reductasas.
Ejemplo
Enzima: Lactato deshidrogenasa
Descripción de la reacción: Oxidación de alcohol secundario. Lactato a piruvato
Coenzima que participa: NAD+ ( Nicotínamida adenina dinucleótido)
2.- Las Transferasas catalizan reacciones de transferencia de grupos. Muchas de ellas
requieren de la existencia de coenzimas. Estas enzimas o sus coenzimas son sustituidas en
forma covalente por una porción de la molécula del sustrato.
Ejemplo
Enzima :Alanina transaminasa ( Alanina aminotransferasa)
Descripción de la reacción :Transferencia de un grupo amino
Coenzima que participa: Fosfato de piridoxal
3.- Las Hidrolasas catalizan la hidrólisis. Son una clase especial de transferasas, el agua les
sirve como un receptor del grupo transferido.
Ejemplo
Enzima: tripsina
Descripción de la reacción: Hidrólisis del enlaces peptídicos Lis-Y , Arg-Pro.
Coenzima que participa: Ninguna
9LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
4.- Las liasas catalizan las reacciones de eliminación no hidrolítica, no oxidante, o la lisis de
un sustrato en reacciones que generan un enlace doble. En la dirección inversa, una liasa
cataliza la adición de un sutrato a un doble enlace de un segundo sustrato. Una liasa que
cataliza una reacción de adición en las células se denomina con frecuencia sintasa.
Ejemplo
Enzima: piruvato descarboxilasa
Descripción de la reacción: Descarboxilación de piruvato
Coenzima que participa: Tiamina pirofosfato
5.- Las isomerasas catalizan reacciones de isomerización. Debido a que estas reacciones
tienen un solo sustrato y un producto, son por lo regular reacciones enzimáticas más
sencillas.
Ejemplo
Enzima: Alanina racemasa
Descripción de la reacción: Interconversión de isómeros D y L de alanina
Coenzima que participa: Fosfato de piridoxal
6.- Las ligasas catalizan la ligadura o unión de dos sustratos en reacciones sintéticas que
requieren el ingreso de la energía química potencial de un nucleósido trifosfato, como el
ATP. A las ligasas se les da el nombre de sintetasas.
Ejemplo
Enzima: Glutamina sintetasa
Descripción de la reacción: Síntesis de L-glutamina, dependiente de ATP
Coenzima que participa: ATP
10LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
VI. FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Efecto del H
La relación entre pH y la actividad de cualquier enzima depende del comportamiento
ácido-base de la enzima y del sustrato. La forma de la curva de actividad-pH varía con la
concentración del sustrato, ya que el valor de KM de muchas enzimas varía con el pH.
La relación pH actividad de una enzima puede constituir un factor en el control
intracelular de su actividad, esto debido a que el pH optimo de una enzima no es
necesariamente idéntico al pH de su entorno intracelular normal.
Efecto de la temperatura
Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática. A bajas temperaturas la actividad
crece al incrementarse la temperatura hasta que se alcanza un óptimo. El posterior
incremento de la temperatura provoca un descenso de actividad y la eventual destrucción
de la enzima.
11LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Efecto de la concentración
Efecto de la concentración del sustrato sobre la actividad enzimática. Incrementos muy
grandes de sustrato no afectan a la velocidad; esta se hace independiente de la
concentración de sustrato.
12LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
VII. ENZIMAS Y ENFERMEDADES OSTEOMUSCULARES
1. OSTEODISTROFIA RENAL 1-hidroxilasa
El término osteodistrofia renal engloba al conjunto de alteraciones óseas que se observan
en la uremia. El paciente en diálisis, ya sea diálisis peritoneal o hemodiálisis, cursa parte
de la evolución de su enfermedad metabólica ósea antes del deterioro total de su función
renal. En consecuencia, es preferible abordar el tema de forma global para entender
mejor su etiopatogenia y manejo.
Etiopatogenia y evolución de la osteodistrofia renal.
A) Enfermedad ósea de alto remodelado.
Los factores más importantes que contribuyen al desarrollo de esta lesión son
consecuencia del hiperparatiroidismo secundario que acompaña a la insuficiencia
renal crónica. Sus desencadenantes son:
o Retención de fósforo: Cuando el filtrado glomerular disminuye por debajo
de 40 mL/min, se observa una tendencia a la hiperfosforemia que se acompaña de una
disminución de la concentración de calcio sérico que, a su vez, estimula la secreción de
parathormona. Debido a este incremento en la producción de parathormona, se logra
reducir la reabsorción tubular de fósforo e incrementar su eliminación renal
corrigiendo parcial o totalmente la hiperfosforemia a expensas del mantenimiento de
una hipersecreción de parathormona. Por otra parte, la parathormona, también al
aumentar la reabsorción ósea, incrementa la calcemia. Los progresivos descensos de
función renal van escalonadamente agravando este mecanismo que perpetúa la
situación de hipersecreción de la hormona que, en etapas avanzadas de insuficiencia
renal, no logra, a pesar del hiperparatiroidismo, corregir la hiperfosforemia.
o Alteración del metabolismo de la vitamina D: La disminución de la masa
renal funcionante en la insuficiencia renal crónica y la presencia de hiperfosforemia
condiciona, cada una de ellas, y por mecanismos diferentes, una disminución de la
13LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
síntesis renal de 1-hidroxilasa, enzima fundamental para la síntesis del 1,25-
dihidroxivitamina D3 (calcitriol) forma activa del complejo de la vitamina D. Este déficit
de calcitriol tiene como principales consecuencias una disminución de la absorción
intestinal de calcio y una resistencia esquelética a la acción de la parathormona, que
favorecen el desarrollo de hipocalcemia y por consiguiente de hiperparatiroidismo
secundario. Además, el efecto inhibidor directo del calcitriol sobre la síntesis de
parathormona, disminuye con el descenso de sus niveles, favoreciéndose también por
este mecanismo el desarrollo de hiperparatiroidismo.
o Alteraciones en el mecanismo de regulación entre parathormona y calcio:
En la insuficiencia renal crónica, se necesitan mayores concentraciones de
parathormona para que ésta actúe sobre sus receptores y produzca elevaciones del
calcio sérico. Del mismo modo, se necesitan cifras más elevadas de calcio sérico para
lograr suprimir la secreción de parathormona, es decir, existe una alteración del
sistema de retroalimentación entre las concentraciones de calcio iónico y la secreción y
liberación de parathormona que hace que el sistema de retroalimentación se estabilice
a un nivel distinto y superior de regulación. De esta forma, el valor de calcio iónico
sérico considerado “normal” inhibe de forma menos efectiva la liberación de
parathormona.
B) Enfermedad ósea de bajo remodelado.
Si bien la causa más frecuente de este tipo de lesión ha sido a lo largo de las dos
últimas décadas la intoxicación por aluminio, esta última ha disminuido en frecuencia.
Sin embargo, en la actualidad, estamos asistiendo a un incremento en el número de
casos de enfermedad ósea de bajo remodelado no inducida por aluminio. Los factores
de riesgo para su desarrollo son: diabetes mellitus, hipoparatiroidismo inducido por
fármacos (exceso de carbonato de cálcico y/o vitamina D, conjuntamente con alta
concentración de calcio en el baño de diálisis), edad avanzada. Numerosos estudios
implican además a la diálisis peritoneal crónica como otro factor predisponente.
14LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
El aluminio tiene un efecto tóxico sobre el metabolismo óseo y sobre el remodelado a
través de dos mecanismos, uno de ellos indirecto, gracias a su capacidad de inhibir la
función paratiroidea y consecuentemente la actividad del hueso y el otro a través de
una acción inhibitoria directa del aluminio sobre los osteoblastos y sobre la
mineralización. La clasificación de ODR que tiene una mayor proyección clínica y facilita
la interpretación de los resultados del laboratorio es la que se basa en el grado de
actividad del hueso, separando las formas de alto y bajo recambio óseo.
2. OSTEOATROSIS enzimas proteolíticas y colagenolíticas
En la literatura anglosajona se conoce como osteoartritis, porque resaltan su componente
de enfermedad con inflamación articular. Es una enfermedad articular caracterizada por la
degeneración del cartílago articular y la aparición lentamente progresiva de dolor, rigidez
y limitación de la movilidad en las articulaciones afectas.
Las alteraciones estructurales más importantes son: la disminución del grosor del cartílago
hialino articular hasta su destrucción y esclerosis del hueso subcondral con formación de
osteofitos marginales.
La artrosis puede clasificarse de forma práctica de acuerdo a: a) presencia de cualquier
antecedente o factor causal (primaria o secundaria); b) la articulación afecta y la
localización dentro de la articulación (de cadera y polar superior, de rodilla y
patelofemoral o generalizada); c) la clínica o la radiografía (inflamatoria o erosiva); y d) la
importancia de los osteofitos y los cambios subcondrales (hipertrófica o atrófica) (Tabla I).
15LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Factores de riesgo: pueden dividirse en aquellos que predisponen a una artrosis
generalizada y los que producen anomalías biomecánicas en una articulación
determinada.
1. Demografía : aumenta con la edad (sobre todo >65 años). No hay diferencias raciales ni
étnicas, pero sí con las actividades que desarrolle el individuo.
2. Genética : hay relación genética en la artrosis, sobre todo en la de pequeñas
articulaciones. Al parecer, un gen autosómico en relación al sexo y predominio en
mujeres.
3. Obesidad : su papel es
controvertido. Por sí misma no
es predisponente.
La consecuencia de falta de
ejercicio por la obesidad es
otro factor que aumenta la
incidencia, sobre todo en
caderas y rodillas.
4. Sobrecarga : no está claro su papel como factor desencadenante de osteoartrosis, tanto
en el campo laboral como en el del deporte (Tabla II).
16LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Clínica: en general los síntomas y los signos están localizados en las articulaciones
afectadas. El dolor es el síntoma principal junto con la rigidez. El dolor está relacionado
con la actividad. Es intenso al iniciar la movilización de la articulación después de un
periodo de reposo, suele disminuir o desaparecer con la movilización y reaparece después
de una actividad prolongada. Mejora con reposo. En los estados avanzados el dolor se
produce por mínimo movimientos articulares y puede mantenerse en reposo, incluso
también puede aparecer por la noche.
El origen del dolor procede del aumento de la presión intraósea, de la presión sobre el
hueso que ha perdido el cartílago hialino, de las partes blandas dañadas, de la sinovial
inflamada y de los nervios periféricos comprimidos.
El dolor a los movimientos pasivos y la presencia de crepitación son dos signos
importantes de la enfermedad. Al avanzar la enfermedad aparecen signos de inestabilidad
y deformidad que por el aumento del hueso, condiciona un aumento del tamaño articular.
17LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
VIII. ENZIMAS Y ENFERMEDADES HEMATOLÓGICAS
1. HEMOGLOBINURIA PAROXÍSTICA NOCTURNA glucosilfosfatidilinositol
La hemoglobinuria paroxística nocturna (HPN) es un trastorno hemolítico adquirido de la
célula madre de la hematopoyesis, que origina una clona de células que son susceptibles a
una lesión de la membrana mediada por el complemento. Ocurre con mayor frecuencia en
adultos jóvenes. Las alteraciones de la HPN se deben a un aumento de la sensibilidad de
hematíes, granulocitos y plaquetas a la acción lítica de la fracción C3 del complemento. Se
han observado deficiencias de diversas proteínas de membrana como los déficit de
acetilcolinesterasa y de distintos inhibidores del complemento como el decay accelerating
factor o DAF (CD55), el inhibidor de membrana de la lisis reactiva (CD59), el factor de
restricción homólogo (inhibidor de C8) o del antígeno CD14. La base común de estas
deficiencias radica en un déficit del anclaje de estas proteínas a la membrana a través de
grupos glucosilfosfatidilinositol (GPI) por una mutación en el gen GPI-A que codifica su
síntesis. La HPN es el resultado del déficit de grupos GPI que no permite que la membrana
celular contenga1671 inhibidores de las fracciones activadas del complemento (el déficit
más importante es el de CD59).
Cuadro clínico. Se presenta en ambos sexos, entre los 30 y los 40 años. El comienzo puede
ser muy variado. Los pacientes presentan anemia de intensidad variable, plaquetopenia
moderada y granulocitopenia. La hemoglobinuria, que da nombre a la enfermedad, falta
18LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
en algunos casos o sólo aparece muy esporádicamente, aunque alrededor del 25% de
pacientes presentan hemoglobinuria desde el inicio de la enfermedad. En los episodios de
hemólisis brusca, el enfermo puede presentar dolor lumbar o abdominal difuso
probablemente debido a la isquemia producida por trombos en los pequeños vasos. Con
relativa frecuencia ocurre trombosis en los territorios hepatosplénico o portal (síndrome
de Budd-Chiari) o en las venas cerebrales. La mayor frecuencia de trombosis que
acompaña a esta enfermedad quizá se deba a una modificación funcional de las plaquetas
inducida por el complemento. En algunos pacientes predomina la trombocitopenia, lo que
puede ocasionar una púrpura petequial.
Datos de laboratorio. La anemia tiene intensidad variable y puede acompañarse de
trombocitopenia y granulocitopenia. También es posible hallar microcitosis e hipocromía,
que reflejan la existencia de una ferropenia. La cifra de reticulocitos suele estar
ligeramente elevada. La fosfatasa alcalina granulocitaria es baja, excepto en los casos
asociados a anemia aplásica. La haptoglobina se halla descendida. La presencia de
hemosiderinuria es constante y puede ocasionar un estado de ferropenia. El examen de
médula ósea revela hiperplasia de la serie eritropoyética, excepto cuando se asocia a una
anemia aplásica. La prueba diagnóstica de esta enfermedad es la prueba de Ham, que se
realiza poniendo en contacto hematíes del paciente con el suero propio y con otro suero
compatible, en un medio acidificado. Si la prueba es positiva se produce una hemólisis de
los hematíes, siempre que exista una proporción de hematíes HPN-II (de 3 a 5 veces más
sensibles a la acción del complemento) o HPN-III (15 a 30 veces más sensibles). La
sensibilidad de los hematíes HPN-I al complemento es normal. La prueba de la sacarosa
consiste en facilitar la fijación del complemento (disminuyendo la fuerza iónica del medio)
mediante la adición de la sacarosa. Esta última prueba es muy sensible pero poco
específica. Sin embargo, la de Ham no es suficientemente sensible para detectar a todos
los pacientes con HPN. El empleo de AcMo permite detectar una menor intensidad de
tinción para CD55 y CD59 en hematíes, y de CD14 y los anteriores AcMo en los leucocitos.
Por último, cabe citar que en la HPN se observa un descenso de la actividad de la
acetilcolinesterasa eritrocitaria.
19LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Pronóstico. Es muy variable. En algunos casos la enfermedad mejora progresivamente. Sin
embargo, la mayoría de los enfermos presentan períodos de remisión con exacerbación
de las crisis hemolíticas inducidas por infecciones, transfusiones e inmunizaciones. Una de
las complicaciones más graves la constituyen las trombosis venosas. La supervivencia, en
general, es superior a los 20 años.
Tratamiento. En algunos pacientes pueden ser útiles las transfusiones. A pesar de la
ferropenia, la administración de hierro puede resultar peligrosa, dado que aumenta la
hemólisis y la hemoglobinuria. Se han empleado también glucocorticoides (20-60 mg en
días alternos), con resultados variables. La administración de andrógenos puede ser
moderadamente eficaz. El empleo de heparina y cumarínicos no parece ser útil. En
algunos casos se ha ensayado con éxito el trasplante de médula ósea alogénico.
2. LACTATO DESHIDROGENASA enfermedades hematológicas
La lactato deshidrogenasa es una enzima catalizadora que se encuentra en muchos tejidos
del cuerpo, pero su presencia es mayor en el corazón, hígado, riñones, músculos, glóbulos
rojos, cerebro y pulmones.
Corresponde a la categoría de las oxidorreductasas, dado que cataliza una reacción redox,
en la que el piruvato es reducido a lactato gracias a la oxidación de NADH a NAD+. Dado
que la enzima también puede catalizar la oxidación del hidroxibutirato, ocasionalmente es
conocida como Hidroxibutirato Deshidrogenasa (HBD).
Participa en el metabolismo energético anaerobio, reduciendo el piruvato (procedente de
la glucólisis) para regenerar el NAD+, que en presencia de glucosa es el sustrato limitante
de la vía glucolítica.
Los vertebrados, en algunos tejidos o tipos celulares, obtienen la mayor parte de su
energía del metabolismo anaerobio (toda en el caso de eritrocitos dado que carecen de
mitocondrias).
20LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
La reacción es reversible. Es una reacción bisustrato del tipo bi-bi secuencial ordenado. En
primer lugar entra el NADH seguido por el piruvato y tras el paso catalítico se libera
secuencialmente lactato y NAD+. En condiciones estándar la variación de energía libre de
la reacción (∆G0’) es de -25,1 kJ/mol, estando muy desplazada hacia la formación de
lactato. Sin embargo ésta reacción puede producirse en dirección contraria en función de
la relación de concentraciones de sustratos y productos. Esto se manifiesta con claridad en
el Ciclo de Cori: mientras que en el músculo esquelético, especialmente durante el
ejercicio físico intenso, la reacción se produce en la dirección descrita, en el hígado y el
músculo cardiaco (metabolismo oxidativo), el lactato procedente del músculo esquelético
se reoxida a piruvato para su utilización por la gluconeogénesis y por el ciclo de Krebs.
Isoformas
La lactato deshidrogenasa (140 kDa) está formada por 4 subunidades, cada una de unos
35 kDa. Se conocen dos tipos de subunidades: H y M, que presentan pequeñas diferencias
en su secuencia de aminoácidos. Ambas pueden asociarse independientemente para
formar tetrámeros, dando lugar a cinco isoenzimas (isoformas de la enzima),
correspondientes a las cinco combinaciones posibles, cada una de las cuales se encuentra
preferentemente en determinados tejidos y puede identificarse mediante electroforesis.
LDH-1 (H4): en el corazón, músculos y eritrocitos.
LDH-2 (H3M): en el sistema retículoendotelial y leucocitos.
LDH-3 (H2M2): en los pulmones.
LDH-4 (HM3): en los riñones, placenta y páncreas.
LDH-5 (M4): en el hígado y músculo esquelético.
La asociación de las subunidades para formar tetrámeros es aleatoria, por lo que la
composición isoenzimática de un tejido está determinada principalmente por el nivel de
expresión de cada uno de los genes que codifican las subunidades H y M.
21LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Fisiopatología
La LDH pasa a la sangre ante toda destrucción de estos tejidos (traumática, infecciosa o
neoplásica), por lo que su elevación en el suero es un signo inespecífico de organicidad de
un proceso, es decir, de que un órgano o tejido ha sido lesionado. También es un índice de
proliferación en el seguimiento de una neoplasia y es relatívamente valiosa para el
diagnóstico y seguimiento del infarto agudo de miocardio pues su elevación en este
proceso es poco específica.
Los niveles aumentados de LDH pueden indicar:
Cardiopatías: infarto de miocardio, miocarditis, insuficiencia cardíaca aguda,
arritmias cardíacas.
Enfermedades hematológicas.
Hepatopatías: hepatitis, hepatopatía tóxica, obstrucción de las vías biliares.
Metástasis tumorales.
Otros: tromboembolismo pulmonar, neumonías, insuficiencia renal aguda, infarto
renal, hipotiroidismo, ejercicio muscular muy violento, fiebre tifoidea, tratamiento
con medicamentos hepatotóxicos, alcoholismo.
INTERPRETACION DE LAS ENZIMAS CARDIACAS
Ciertas enzimas (CPK, LDH y SGOT) se liberan de las células musculares del corazón
cuando se lesiona ("ataque cardíaco"). Estas enzimas se encuentran normalmente en la
sangre en niveles bajos. La elevación anormal de estas enzimas en el torrente sanguíneo
de vez en cuando puede ser el único indicador de que un ataque al corazón (infarto de
miocardio) se ha producido.
Para los ataques del corazón, la medición de los niveles de enzimas cardíacas en la sangre
es una prueba común para el diagnóstico de un ataque al corazón y la cantidad del daño
hecho al corazón, el campo de la medicina considera que la medición de los niveles de
enzimas cardíacas en la sangre para ser un prueba confiable para un ataque al corazón.
22LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Sin embargo, es importante saber que la pérdida de las enzimas cardíacas lentamente en
la sangre, y niveles inusualmente elevados de enzimas cardíacas en la sangre pueden no
aparecer hasta seis o más horas después del inicio de un ataque al corazón. Así, si una
persona tiene dolor en el pecho, pero tiene niveles normales de enzimas cardíacas en la
sangre, un ataque al corazón no se puede descartar. En ese caso, pruebas repetidas
enzimas cardíacas suelen realizarse para confirmar el diagnóstico de un ataque al corazón.
Las siguientes son las principales enzimas cardíacas:
1. SGOT
2. LDH (también llamado LD)
3. CPK (también llamado CK)
4. Troponina
Test: SGOT
Glutámico oxalacético transaminasa, llamado: AST (aspartato aminotransferasa) Un
análisis bioquímico de la sangre para el nivel de SGOT en la sangre (se libera con necrosis
de los tejidos).
Valores normales: 5-40 U / ml (Frankel) 4-36 UI / L, o 16-60 (Karmen) U / ml U / L a 30 º C,
o 8-33 (unidades SI) a 37 grados C.
Implicaciones clínicas:
Esta enzima muestra una elevación de 8-12 horas después del infarto. Los niveles
máximos se alcanzan las 24-48 horas después del infarto de miocardio. Esta enzima no es
especialmente indicativa de un infarto de miocardio. Otras condiciones también pueden
causar un aumento en los niveles. Los altos niveles de SGOT se pueden obtener con un
traumatismo en el músculo esquelético, en la enfermedad hepática, pancreatitis y otros.
TGO se encuentra en: músculo del corazón, el hígado, algunos también en el músculo
esquelético los riñones y el páncreas. Demerol y morfina puede elevar los niveles de
23LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
forma temporal. Esta enzima es, entonces, se utiliza con otros resultados enzima para
diagnosticar definitivamente más el IMF. elevar los niveles de AST en 6-10 horas después
de infarto agudo de miocardio. Ellos pico en 24 a 48 horas.
Test:, deshidrogenasa láctica LDH:
Una enzima presente intracelular en casi todas las células metabolizan en el cuerpo. La
mayor concentración de la enzima se encuentra en el corazón, músculo esquelético, el
hígado, los riñones, el cerebro y los eritrocitos. Hay 5 isoenzimas de la LDH. Esto es una
prueba química de la sangre para medir la cantidad de enzima en la sangre.
LDH cataliza la conversión reversible de los músculos del ácido láctico en ácido pirúvico,
un paso esencial en el proceso metabólico que en última instancia produce la energía
celular. Debido a que la LDH está presente en casi todos los tejidos corporales, aumenta
el daño celular LDH sérica total, lo que limita la utilidad diagnóstica de esta prueba.
Las isoenzimas LD1 y LD2 aparecen principalmente en el corazón, las células rojas de la
sangre y los riñones. LD3 se encuentra principalmente en los pulmones. LD4 y LD5 se
encuentran en el hígado, la piel y los músculos esqueléticos.
Valores normales:
Total LDH: 150-450 U / ml (-LaDue método Wroblewski), 60-120 U / ml (método Wacker)
70 a 200 UI / L - los resultados son diferentes según el método utilizado. Recién nacido:
300-1500IU / L Niño: 50-150 UI / L
LD1 --- 17,5% al 28,3% del total
LD2 --- 30,4% al 36,4% del total
LD3 --- 19,2% al 24,8% del total
LD4 ---- 9,6% al 15,6% del total
24LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Debido a que muchas enfermedades comunes aumento de LDH total (LD) los niveles,
electroforesis de enzimas suele ser necesaria para el diagnóstico. En algunos trastornos,
LDH total puede estar dentro de los límites normales, pero las proporciones anormales de
cada enzima indican daño en órganos tejido específico. Por ejemplo, en el IAM, la razón y
LD2 isoenzima LD1 suele ser mayor que 1 en 12 a 48 horas después de la aparición de los
síntomas (conocida como volteado LD). Fracciones zona media (LD2, LD3, y LD4) se puede
aumentar en la leucemia granulocítica, linfomas y trastornos de las plaquetas.
Implicaciones clínicas:
La LDH total puede ser influenciada por otros tejidos corporales, además del corazón. Por
lo tanto, la LDH se divide en sus fracciones, isoenzimas, con el fin de aislar el particular, el
que se encuentra casi exclusivamente en el miocardio. En estas áreas es el número 1
isoenzima. Aunque no es infalible, si esta isoenzima es elevado, es muy indicativa de un
infarto de miocardio. LDH eleva en 24-48 horas y 48-72 horas picos después del episodio.
Los estupefacientes y las inyecciones intramusculares pueden elevar los niveles séricos de
LDH. La hemólisis de la sangre puede causar una elevación de LDH, porque LDH es
abundante en los eritrocitos.
Una vez más, con esta enzima, es importante recoger una historia detallada del paciente.
Averigüe si ha habido daño a cualquier sistema que podría elevar los niveles de LDH. Estos
incluyen: trauma, cáncer, leucemia, hepatitis, choque, golpe de calor, la enfermedad de
células falciformes.
Test: CPK, creatina fosfoquinasa (CK) creatina cinasa
Esto es una prueba química de la sangre para medir la cantidad de enzima en la sangre.
La enzima CPK se encuentra en alta concentración en el corazón y el músculo esquelético;
baja concentración es el tejido cerebral. CPK es una enzima que cataliza la creatinina vía
metabólica-creatina en las células musculares y tejido cerebral. Debido a su papel en la
25LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
producción de energía íntima, CPK refleja catabolismo de los tejidos normales, los niveles
séricos incrementados indican un traumatismo en las células.
Valores normales:
varones: 5-35 mg / ml (mcg / ml);
mujeres: 25.5 mg / ml
recién nacido: 10-300 UI / L
Implicaciones clínicas:
Suero CPK / CK será elevado en la enfermedad del músculo esquelético, en el IAM, en la
enfermedad vascular cerebral, el ejercicio vigoroso, las inyecciones IM, desequilibrio
electrolítico e hipopotasemia. CPK tiene tres isoenzimas presentado anteriormente.
Fraccionamiento y la medición de estas tres isoenzimas CK distintas han reemplazado el
uso de la CK total (o CPK) los niveles para localizar con precisión el sitio de la destrucción
creciente del tejido fino. CK-BB se encuentra más frecuentemente en el tejido cerebral.
CK-MM y CK-MB se encuentran principalmente en músculo esquelético y cardiaco.
Además, las subunidades de la CK-MB y CK-, MM llamada isoformas En o isoenzimas,
pueden ser analizadas para incrementar la sensibilidad de la prueba de.
Estas isoenzimas son:
1. CK-BB (CK1) isoenzimas # 1
2. CK-MB (CK2) isoenzimas # 2
3. CK-MM (CK3) isoenzimas # 3
Cuando la isoenzima CPK-MB es elevada, superior al 5% se produjo una importante
podría indicar daño a las células del miocardio. La CPK-MB eleva a las 4-6 horas después
de un infarto agudo de miocardio; picos de 18-24 horas; luego vuelve a la normalidad en
3-4 días. Lo mejor es evitar las inyecciones IM, a pesar de las inyecciones por lo general no
26LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
causa la elevación de la CPK-MB. Esto se debe a otras enzimas puede ser afectada por las
inyecciones, y otros estudios de enzimas se llevan a cabo en relación con los estudios de
CPK. Trauma y cirugía elevar los niveles de CPK.
Test: Troponina : La prueba de troponina es considerada la prueba exacta de enzimas
cardíacas más en el diagnóstico de un ataque al corazón. Es la sensibilidad y especificidad
diagnósticas para la mayoría de daño miocárdico. Debido a que tiene una mayor
especificidad en comparación con la CK-MB, troponina es un marcador de lesión
miocárdica superior.
Implicaciones clínicas:
La troponina es la primera sustancia elevada que cualquier otra enzima.
Es liberado durante la MI de la piscina citosólica de los miocitos. Su posterior liberación
prolongada es la degradación de los filamentos de actina y miosina. El diagnóstico
diferencial de la elevación de la troponina incluye el infarto agudo, la embolia pulmonar
grave que causa sobrecarga derecha aguda, insuficiencia cardíaca y la miocarditis.
Troponinas también puede calcular el tamaño del infarto, pero el pico se debe medir en el
día tercero. Se publicó en 2-4 horas y persiste durante un máximo de 7 días.
Sin embargo, cabe señalar que las enzimas cardíacas fuga lentamente en la sangre, y
niveles inusualmente elevados de enzimas cardíacas en la sangre pueden no aparecer
hasta seis o más horas después del inicio de un ataque al corazón. Así, si una persona
tiene dolor en el pecho, pero tiene niveles normales de enzimas cardíacas en la sangre, un
ataque al corazón no se puede descartar. En ese caso, pruebas repetidas enzimas
cardíacas suelen realizarse para confirmar el diagnóstico de un ataque al corazón.
¿Cuáles son las enzimas cardiacas?
Las enzimas son catalizadores bioquímicos. En otras palabras, las enzimas son moléculas
de proteínas y grandes hechos de aminoácidos que son necesarios para la estructura del
27LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
cuerpo, la función y regulación-que ayudan a las reacciones químicas. Enzimas cardíacas
se encuentran en el tejido cardíaco, y sirven como catalizadores de reacciones
bioquímicas del corazón diferente. Principales enzimas cardíacas son la troponina y la
creatina fosfoquinasa (CPK).
¿Cuáles son los nombres de algunas enzimas cardíacas y qué hacen?
La troponina cardiaca es una enzima muy importante, porque desempeña un papel
central en el corazón cómo los músculos se contraen. Troponina controla el músculo
cardíaco responde a la señal recibida para la contracción, y regula la fuerza con que el
músculo se contrae. La creatina phosophokinase también es importante, ya que da la
energía necesaria para el movimiento por el corazón.
Así que, ¿por qué son importantes enzimas cardíacas y qué pueden decirnos?
En el caso de una arteria bloqueada (es decir, infarto de miocardio), cirugía cardíaca o
cualquier tipo de lesión del corazón, el flujo de sangre rica en oxígeno al corazón se
interrumpe perjudiciales para el corazón y sus músculos. El uso de un ataque al corazón
como un ejemplo, una arteria coronaria, que es una arteria que suministra sangre al
corazón, es completamente bloqueada por un coágulo de sangre y el corazón se ve
privado de sangre oxigenada. Cuando el músculo cardiaco se daña en el caso de un
ataque al corazón, las altas concentraciones de enzimas cardíacas se liberan en el torrente
sanguíneo.
La muerte o daño a las células del músculo del corazón lleva a la desintegración de las
membranas celulares del corazón, que son las capas exteriores de células de los músculos.
La pérdida de las membranas celulares da lugar a una "fuga" de las enzimas del músculo
cardíaco a la sangre-que conduce a niveles elevados de enzimas cardíacas en la sangre
después de un ataque cardíaco o dañar el corazón.
Para los ataques del corazón, la medición de los niveles de enzimas cardíacas en la sangre
es una prueba común para el diagnóstico de un ataque al corazón y la cantidad del daño
28LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
hecho al corazón, el campo de la medicina considera que la medición de los niveles de
enzimas cardíacas en la sangre para ser un prueba confiable para un ataque al corazón.
Acerca de la medición de los niveles de enzimas cardiacas
Sin embargo, cabe señalar que las enzimas cardíacas fuga lentamente en la sangre, y
niveles inusualmente elevados de enzimas cardíacas en la sangre pueden no aparecer
hasta seis o más horas después del inicio de un ataque al corazón. Así, si una persona
tiene dolor en el pecho, pero tiene los niveles normales de enzimas cardíacas en la sangre,
un ataque al corazón no se puede descartar. En ese caso, pruebas repetidas enzimas
cardíacas suelen realizarse para confirmar el diagnóstico de un ataque al corazón.
Hay que superar un examen de enzimas cardíacas de troponina y CPK. La CPK es
considerada la prueba por lo menos precisa ya que la enzima CPK se encuentra en los
músculos del corazón, los músculos esqueléticos y el cerebro, como tal, inusualmente
elevados niveles de la enzima CPK en el torrente sanguíneo puede ser atribuido a una
lesión muscular. La prueba de troponina es considerada la prueba más precisa de enzimas
cardíacas en el diagnóstico de un ataque al corazón.
IX. ENFERMEDADES DEL APARATO URINARIO
29LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Ciclo de la urea.: Descubierto por Krebs y Henseleit. Para eliminar el amonio se convierte
en urea. Ocurre preferentemente en el hígado y se ven implicados enzimas mitocondriales
y del citosol.
Úrea:
NH2
│
C = O
│
NH2
El CO2 procede de
la atmósfera. Los NH2
vienen uno del amonio
y otro del aspártico.
Esta ruta requiere mucho ATP. En el citosol la arginina se hidroliza liberando urea y
ornitina (aminoácido no proteico) por medio del enzima arginasa. A partir de la ornitina se
sintetiza arginina, La ornitina entra en la mitocondria y recibe el primer amino del
glutámico por medio de la glutamato deshidrogenasa. En cuanto se forma el NH4+
reacciona con CO2 (en forma de HCO3-, del C.A.C....). Necesita 2 ATP, uno para la energía
y otro para el fosfato. Aparecen 2 ADP + 1 Pi. El grupo carbamoilo (NH2 - CO) se transfiere
a la ornitina que da citrulina y asparragina. La citrulina es un aminoácido no proteico. La
citrulina sale al citosol y recibe el segundo amino aportado por la Asp por reacción de
condensación (el grupo amino de la Asp puede venir de cualquier aminoácido por medio
de una transaminasa). Necesita 1 ATP.
Precursor
Enzima / Proceso Producto
30LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Semialdehído glutámico Transaminasa Ornitina
En esta reacción interviene Pir-P.
Ornitina Carbamoil fosfato sintetasa Citrulina
En esta reacción entra CO2 y amoniaco y aparece como producto ATP.
Aspartato
Citrulina Argininosuccínico sintetasa Arginosuccinato
Arginosuccinato Arginino sintetasa Arginina
Succinato
Arginina Arginasa Ornitina
En esta reacción entra agua.
Arginina Arginasa Urea
Ornitina Semialdehído glutámico
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS.
Hay diferencias entre los organismos respecto a la capacidad de sintetizar aminoácidos y
la fuente de N que usan. Un aminoácido se sintetiza uniendo el oxoácido correspondiente
con NH4+. El hombre solo puede sintetizar 10 aminoácido, los otros son esenciales y se
han de ingerir. La arginina es importante para neonatos, los adultos tienen bastante con la
sintetizada en el ciclo de la urea.
TRASTORNOS DEL CICLO DE LA ÚREA
Los trastornos del ciclo de la urea pertenecen a un grupo de patologías conocidas como
errores congénitos del metabolismo. El metabolismo incluye todas las reacciones
bioquímicas y (electro)fisiológicas que se producen en el organismo. Existen muchas
31LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
enfermedades metabólicas, todas ellas con unas características diferentes según qué
parte del metabolismo se ve afectada. El ciclo de la urea es la vía metabólica por la cual el
amoniaco tóxico se convierte en urea no tóxica, que se puede excretar por la orina. El
amoniaco procede del nitrógeno de las proteínas. Hay seis enfermedades posibles
relacionadas con el ciclo de la urea, cada una de ellas siendo consecuencia de un defecto
en una de las enzimas implicadas:
Déficit de carbamilfosfato-sintetasa
Déficit de ornitín-transcarbamilasa
Déficit de argininosuccinato-sintetasa (citrulinemia)
Déficit de argininosuccinato-liasa (aciduria argininosuccínica)
Déficit de arginasa
Déficit de N-acetilglutamato-sintetasa.
SÍNTOMAS: Los síntomas varían según la edad de inicio:
Síntomas en el recién nacido :Los recién nacidos pueden presentar los primeros
signos de hiperamoniemia en las primeras 24/48 horas de vida. Los síntomas
típicos en el recién nacido consisten en mala alimentación, vómitos, respiración
anormal, letargia, convulsiones y coma.
Síntomas de inicio tardío: Se pueden presentar como ataques agudos recurrentes
o de forma crónica progresiva. El cuadro clínico es, con frecuencia, menos
dramático, y se caracteriza por una mala alimentación, vómitos episódicos, falta de
un buen desarrollo, retraso del crecimiento y síntomas neuropsiquiátricos.
32LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Las enfermedades del ciclo de la urea se caracterizan por el aumento de los niveles de
amoniaco, precipitado con frecuencia por una gran ingesta de proteínas, infecciones,
vacunaciones, traumatismos o cirugía. Este aumento puede dar lugar a alteraciones del
comportamiento, cambios neurológicos, crisis y coma.
TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD
Los pacientes con enfermedades del ciclo de la urea deben controlar su ingesta de
proteínas. Al reducir la cantidad de proteínas, se previene la carga excesiva de nitrógeno y,
con ello, la acumulación de amoniaco. El concepto de equilibrio entre el tratamiento
médico y la dieta pobre en proteínas es importante. Se vigilarán periódicamente los
niveles de amoniaco y aminoácidos, para mantener el equilibrio adecuado entre las
necesidades nutricionales y el tratamiento.
Los tratamientos médicos tienen como objetivo eliminar el exceso de nitrógeno por vías
metabólicas alternativas.
X. TRANSTORNOS HEPATICOS
Son enzimas que se encuentran en el interior de las células hepáticas (hepatocitos).
Existen tres tipos principales:
GOT - ALT: Valor normal entre 0 y 37 U/LGPT - AST: Valor normal entre 0 y 41 U/LGGT: Valor normal entre 11 y 50 U/LSirven para medir la función del hígado.
33LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
En el organismo las enzimas permiten, por ejemplo, transformar
sustancias. Dentro del grupo de las transaminasas las más
importantes, ya que nos pueden indicar a través de un análisis
de sangre que algo pasa en el organismo, son:
GOT: Transaminasa glutamicooxalacética. Está presente en
casi todos los órganos, dentro de las células, y que cuando
se encuentra en sangre en niveles muy elevados significa
que ha habido destrucción celular.
GPT: Transaminasa glutamicopirúvica. Se localiza principalmente en el hígado y su
misión es la fabricación de glucosa.
Cuando realizamos un análisis de sangre la proporción que nos
encontramos de GOT en relación con GPT es: GOT / GPT: 1/3. Se
utilizan en la clínica para la confirmación diagnóstica del infarto
agudo de miocardio (junto con la determinación de otras
sustancias y para el estudio de enfermedades hepáticas o
musculares.
¿Cuándo se produce un aumento de las transaminasas?
Las más frecuentes son las:
Enfermedades del hígado: Destacan las hepatitis, el excesivo consumo de alcohol,
cirrosis y todas aquellas enfermedades en las que se depositan sustancias en el
hígado de forma excesiva, como la grasa (esteatosis hepática o hígado graso).
34LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Enfermedades del páncreas: Cuando se inflama el páncreas, ya sea por el alcohol o
por infecciones víricas, se produce también un aumento de las transaminasas.
Enfermedades del corazón: Es muy frecuente la elevación de las transaminasas en
el infarto agudo de miocardio y en la insuficiencia cardíaca aguda.
Alteraciones musculares: Sobre todo, cuando hay destrucción de nuestros
músculos por quemaduras, ejercicio excesivo etc.
Las enfermedades hepáticas a menudo se traducen en elevación de las enzimas, con
niveles que exceden en dos desviaciones estándar los valores normales ya que su
descenso, con excepción de la albúmina, no tiene significado clínico.
Factores que deben considerarse ante elevación de las aminotransferasas.
Abordaje esquemático de la alteración enzimática hepática
Las alteraciones enzimáticas pueden variar de una región geográfica a otra y según el
origen étnico de los enfermos. Por ejemplo, el 60% de los casos de incremento de
aspartato-aminotransferasa (AST) en Gales obedece a enfermedad tóxica o isquémica,
mientras que en otras regiones es esencialmente atribuible a hepatitis infecciosa. La
incidencia de cirrosis biliar primaria y la prevalencia de la mutación homocigota C282Y del
gen HFE de la hemocromatosis también varía ostensiblemente de una región a otra. De allí
que los médicos deben conocer la distribución epidemiológica de las patologías hepáticas
de la región en la que ejercen con la finalidad de reducir el número de estudios
innecesarios. El antecedente de viajes recientes es importante en cualquier paciente.
La edad del enfermo, la existencia de patologías intercurrentes y la ingesta de
medicamentos son antecedentes esenciales a tener en cuenta. Por ejemplo, la posibilidad
de que las alteraciones enzimáticas sean atribuibles a enfermedad de Wilson es mayor en
pacientes jóvenes que en personas de edad avanzada. Cabe destacar, agregan los autores,
que cualquier fármaco puede potencialmente afectar las enzimas hepáticas, inclusive
aquellos de venta libre. Otro elemento importante a considerar es el patrón del trastorno:
35LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
hepatocelular versus colestásico, la magnitud de la elevación enzimática, la modificación
temporal (aumento o descenso en el tiempo) y la naturaleza del cambio (fluctuación leve
o aumento progresivo).
Patrón de alteración con predominio hepatocelular
El daño hepático, agudo o crónico, se asocia invariablemente con elevación sérica de las
aminotransferasas. La AST y la alanino-aminotransferasa (ALT) requieren vitamina B6 pero
la deficiencia de fosfato de piridoxal afecta más la actividad de la ALT que la de la AST,
fenómeno que adquiere relevancia en pacientes con enfermedad alcohólica en quienes el
déficit de vitamina B6 puede ocasionar disminución de la actividad de ALT y aumento de la
relación AST/ALT.
Ambas enzimas están muy concentradas en hígado; la AST también se localiza en corazón,
músculo esquelético, riñones, cerebro y glóbulos rojos mientras que la ALT se encuentra
en baja concentración en músculo esquelético y riñones. Por lo tanto, la elevación de la
ALT es más específica de daño hepático. En hígado, la ALT sólo se ubica en el citoplasma
mientras que la AST también es mitocondrial. La zona 3 del ácino hepático tiene una
elevada concentración de AST y el daño de esta región, isquémico o tóxico, puede
ocasionar alteración en los niveles de AST. La depuración de las aminotransferasas ocurre
dentro del hígado por las células sinusoidales. La vida media en la circulación es
aproximadamente de 47 horas para la ALT, 17 horas para la AST total y 87 horas para la
AST mitocondrial.
La alteración puede clasificarse en leve (menos de 5 veces por encima del límite superior
normal), moderada (entre 5 y 10 veces por encima del límite superior normal) y marcada
(más de 10 veces por encima del límite superior normal), separación, sin embargo,
arbitraria; las dos últimas categorías suelen considerarse conjuntamente.
Elevación moderada y marcada de las aminotransferasas
36LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Los pacientes con aumento enzimático marcado suelen tener daño hepático agudo. Sin
embargo, estudios en enfermos con hepatitis viral aguda sugieren que el nivel de corte
más sensible y específico para identificar lesión aguda está en el espectro del incremento
moderado (5 a 10 veces por encima de los valores normales). Además, debe recordarse
que el aumento varía en el transcurso de la patología. No obstante, cuando la elevación es
muy notoria debe pensarse en lesión tóxica o isquémica ya que el incremento de esta
magnitud se observa menos frecuentemente en hepatitis viral aguda. En hepatitis
isquémica o tóxica, los niveles de AST habitualmente aumentan antes que los de ALT, ya
que la zona 3 es más vulnerable al daño de estas características. Más aún, en la lesión
isquémica, los niveles de aminotransferasas tienden a disminuir rápidamente después del
ascenso. En alrededor del 80% de los pacientes con isquemia, la bilirrubina es inferior a 34
µmol/l y la lactato deshidrogenasa (LDH), un marcador de daño isquémico, puede alcanzar
concentraciones muy altas (ALT/LDH < 1). Cabe destacar que la disminución de las
enzimas luego de un incremento importante no tiene per se valor pronóstico: tanto la
resolución como la necrosis hepática masiva se asocian con el mismo patrón bioquímico.
En la hepatitis viral aguda, el nivel de aminotransferasas habitualmente se eleva antes de
que aparezca ictericia y tienden a descender luego más lentamente; por su parte, la
bilirrubina suele aumentar en forma más notoria. Hay ictericia en alrededor del 70% de los
pacientes con hepatitis por virus A, en el 33% al 50% de los enfermos con infección por
virus B y en el 20% al 33% de los sujetos con infección por virus C. En casi la mitad de los
pacientes hay aumento en la concentración de LDH. Es común que los enfermos no
refieran historia de exposición a factores de riesgo y que sólo presenten síntomas
inespecíficos (fatiga, artralgias, fiebre) o específicos (ictericia). Las manifestaciones son
más comunes en individuos con hepatitis por virus A o B en comparación con sujetos
infectados por virus C.
En pacientes con sospecha de hepatitis viral debe solicitarse estudio serológico: IgM anti
virus A, anti core; antígeno de superficie y anticuerpos contra virus C. La búsqueda de
37LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
infección por virus D debe limitarse a pacientes con evidencia de antígeno de superficie de
virus B. En casos particulares, puede ser útil la solicitud de ARN de virus C.
El daño isquémico o hipóxico es más probable en pacientes con otras patologías, por
ejemplo sepsis o estado hemodinámico de bajo flujo. Es importante tratar de identificar
todos los productos que el enfermo ingirió, inclusive hierbas medicinales, que pueden ser
causa de hepatotoxicidad. El daño hepático inducido por acetaminofeno es causa del 54%
y del 16% de los casos de insuficiencia hepática aguda en el Reino Unido y los Estados
Unidos, respectivamente.
El daño hepático alcohólico puede ser agudo o agudo-crónico (acute-on-chronic). El patrón
bioquímico es característico: GGT/ALP > 2.5 y hay ictericia en más del 60% de los
pacientes. La elevación de AST suele ser moderada en el 98% de los enfermos con
hepatopatía alcohólica y la relación AST/ALT es > 1 en el 92% de los casos. Por último,
señalan los autores, deben considerarse hepatitis por otros virus (Epstein-Barr,
citomegalovirus) y autoinmunes, extrahepáticas y congénitas.
Elevación leve de las aminotransferasas
Es la alteración bioquímica más frecuente en la práctica diaria. Deben excluirse causas
extrahepáticas, fundamentalmente en individuos con aumento aislado de la AST.
Habitualmente se considera como primer abordaje la repetición de los estudios. Sin
embargo, en opinión de los autores, un segundo estudio normal no es suficiente para
excluir la presencia de patología y según ellos está indicada, desde el principio, la pesquisa
más detallada para detectar las causas más prevalentes de enfermedad hepática. De
hecho, añaden, la hepatitis por virus C se caracteriza por aumento fluctuante de las
aminotransferasas alrededor de los valores de referencia. La biopsia de hígado puede ser
una alternativa útil en pacientes particulares.
La enfermedad hepática grasa no alcohólica (esteatosis no alcohólica) es la causa más
común de elevación leve de las aminotransferasas en el mundo occidental, según el
38LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
National Health and Nutrition Survey. Además, suele observarse aumento de la GGT en
casi la mitad de los enfermos en ausencia de consumo de alcohol. Al igual que en las
hepatitis virales crónicas, la relación AST/ALT > 1 -que se observa en el 61% de los
enfermos con fibrosis avanzada y en el 24% de los individuos con fibrosis incipiente o sin
fibrosis- es altamente sugestiva de enfermedad hepática avanzada. Un incremento del
índice de masa corporal, diabetes, hiperlipemia e hipertensión -factores asociados con el
síndrome metabólico o con estado de resistencia a la insulina- deben hacer pensar en
hepatitis grasa no alcohólica. La distinción entre esteatosis simple con inflamación mínima
o sin ella y esteatohepatitis no alcohólica con fibrosis es imposible desde el punto de vista
clínico; la biopsia es necesaria para establecer el diagnóstico y pronóstico. Deben
investigarse factores de riesgo de hepatitis por virus B y C.
La hemocromatosis hereditaria relacionada con el HFE es una enfermedad autosómica
recesiva relativamente común que se caracteriza por el depósito anormal de hierro en
hígado, páncreas y corazón. La concentración de ferritina, hierro y el índice de saturación
de transferrina deben determinarse siempre en pacientes con elevación de las
transaminasas. De hecho, un aumento en el nivel de ferritina y, fundamentalmente, un
índice de saturación de transferrina por encima de 45% son fuertemente sugestivos de
hemocromatosis. La presencia de diabetes, enfermedad cardíaca o artritis también deben
hacer pensar en la patología. El estudio genético de la mutación en el gen HFE confirma el
diagnóstico, especialmente si el enfermo es oriundo del norte de Europa.
La presencia de elevación leve de aminotransferasas en mujeres con otros trastornos
inmunitarios obliga a descartar hepatitis autoinmune, cuya prevalencia oscila entre 1:6
000 y 1:7 000. Casi el 80% de los pacientes tiene hipergammaglobulinemia aun en
ausencia de cirrosis hepática. Deben solicitarse anticuerpos antinucleares, antimúsculo
liso y antimicrosómicos pero los criterios diagnósticos son complejos e incluyen el estudio
histológico. Los enfermos suelen responder favorablemente a los esteroides pero la
evolución puede ser crónica y fluctuante. La enfermedad de Wilson debe sospecharse en
pacientes jóvenes con signos de hemólisis o síntomas psicológicos o neurológicos
39LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
concomitantes. La deficiencia de alfa-1-antitripsina no es una patología rara: afecta entre
1:1 600 y 1:2 800 de los recién nacidos de Europa y de los Estados Unidos. Sin embargo, es
una causa infrecuente de elevación de las aminotransferasas; los enfermos suelen ser
identificados durante la niñez. Puede sospecharse en presencia de patología pulmonar
concomitante (enfisema). Finalmente, añaden los autores, alrededor del 10% de los
enfermos con hipertransaminasemia inexplicada tiene enfermedad celíaca.
Patrón con predominio colestático
Esta alteración se encuentra menos frecuentemente en la práctica médica.
Fosfatasa alcalina
Es una enzima que transporta metabolitos a través de las membranas. Las enfermedades
del hígado y del hueso son las causas más comunes de elevación patológica de la fosfatasa
alcalina (FAL) aunque la enzima también puede originarse en placenta, riñones, intestino o
leucocitos. Durante el tercer trimestre de la gestación y en la adolescencia se produce un
aumento aislado de los niveles de FAL. La FAL hepática está presente en la superficie del
epitelio de los conductos biliares. La colestasis aumenta la síntesis y liberación de FAL. Su
vida media en la circulación es de aproximadamente una semana. Para determinar el
origen de la elevación de la FAL puede medirse la concentración de GGT o estudiarse las
isoenzimas de FAL. La ecografía hepática puede revelar la presencia de dilatación de los
canalículos biliares, demostrar signos de enfermedad hepática crónica, incluso cirrosis, o
identificar masas hepáticas.
El daño hepático inducido por drogas puede presentarse con un patrón colestásico
(aumento preferencial de la FAL o relación entre ALT/FAL inferior a 2); sin embargo, la
magnitud de la alteración de la FAL es variable y puede estar acompañada de
hiperbilirrubinemia. Debe indagarse el uso de antihipertensivos (inhibidores de la enzima
convertidora de angiotensina) y hormonas (estrógenos) que pueden originar colestasis.
40LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
La alteración de la FAL en pacientes con enfermedad inflamatoria del intestino
(esencialmente colitis ulcerosa) sugiere la presencia de colangitis esclerosante primaria. El
mismo patrón de alteración bioquímica en una mujer de edad intermedia con
antecedente de prurito y patología autoinmunitaria debe hacer pensar en cirrosis biliar
primaria. El estudio posterior incluye la búsqueda de anticuerpos anticitoplasma de
neutrófilos y antimitocondriales. En pacientes con colangitis esclerosante primaria o
cirrosis biliar primaria, los niveles séricos de bilirrubina tienen valor pronóstico.
La elevación de FAL por obstrucción del conducto biliar común puede estar anticipada por
un pico de aumento de las aminotransferasas, síntomas típicos e hiperbilirrubinemia
conjugada. También es posible que la FAL adopte un patrón fluctuante con concentración
normal de bilirrubina en pacientes que tienen un obstáculo en los conductos biliares. El
aumento de FAL también puede reflejar enfermedad metastásica del hígado, linfoma o
patologías infiltrativas como sarcoidosis. Aunque la ecografía es de gran utilidad en estos
casos, en muchos enfermos suele ser indispensable la biopsia. La magnitud de elevación
de la FAL no parece tener relevancia diagnóstica específica.
Gamma-glutamiltranspeptidasa
La gammaglutamiltranspeptidasa (GGT) está presente en los hepatocitos y en las células
biliares epiteliales, túbulos renales, páncreas e intestino. Los mecanismos asociados con
su alteración son similares a los descritos en el caso de la FAL. La GGT es una enzima
microsómica y su actividad puede ser inducida por varias drogas, tales como
anticonvulsivos y anticonceptivos orales. Pueden encontrarse niveles elevados de GGT en
diversas patologías extrahepáticas, entre ellas, enfermedad pulmonar obstructiva crónica
e insuficiencia renal. También puede mantenerse elevada durante semanas después del
infarto agudo de miocardio. En pacientes alcohólicos, su incremento obedece a inducción
enzimática y menor depuración.
En particular, los niveles de GGT pueden estar 2 a 3 veces por encima de los valores
normales en más del 50% de los pacientes con hígado graso no alcohólico y en alrededor
41LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
del 30% de los sujetos con hepatitis por virus C. Más aun, la elevación en los niveles de
GGT en pacientes con hepatopatía crónica se asocia con daño de los conductos y con
fibrosis. Dada su alta sensibilidad (aunque escasa especificidad) la GGT puede ser de
ayuda para identificar causas de alteración en los niveles de FAL; en combinación con
otras anormalidades (AST/ALT > 2) es probable el diagnóstico de enfermedad hepática
alcohólica.
Bilirrubina
Es el producto del catabolismo de la bilirrubina en el sistema reticuloendotelial. La
bilirrubina no conjugada puede aumentar por mayor producción, menor captación o
conjugación hepática o por ambos mecanismos. En adultos, las causas más comunes de
hiperbilirrubinemia no conjugada son la hemólisis y el síndrome de Gilbert. La primera
situación se evalúa mediante el recuento de reticulocitos y la determinación de
hemoglobina y haptoglobina. El síndrome de Gilbert está ocasionado por una variedad de
defectos genéticos en la UDP-glucuroniltransferasa, presentes en alrededor del 5% de la
población. Por lo general, el nivel de bilirrubina indirecta no excede los 68 µmol/l y el
resto de los estudios son normales. El paciente debe conocer que el trastorno es de
naturaleza benigna.
En personas sanas, casi no hay bilirrubina conjugada en suero, esencialmente por el
rápido proceso de secreción biliar. Los niveles se elevan cuando el hígado pierde al menos
el 50% de su capacidad de excreción; por lo tanto, la presencia de hiperbilirrubinemia
conjugada habitualmente es un signo de enfermedad hepática. La alteración, en
combinación con aumento marcado de las transaminasas, puede sugerir hepatitis viral
aguda o lesión hepática isquémica o tóxica; el patrón también puede ser la forma de
presentación de la hepatitis autoinmune. Por su parte, el trastorno puramente colestásico
con hiperbilirrubinemia conjugada, aumento de la concentración de ALP e incremento
insignificante de las transaminasas puede reflejar una reacción colestásica a drogas.
42LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
La elevación de las enzimas hepáticas es uno de los problemas más frecuentes que
enfrenta el profesional. El conocimiento fisiopatológico de las enzimas del hígado es
esencial para comprender las causas de la alteración. El patrón de anormalidad,
interpretado en el contexto general del paciente, permite dirigir el estudio posterior,
concluyen los autores.
XI .TRANSTORNOS ENZIMATICOS DEL APARATO DIGESTIVO
Enzimas digestivas
Las enzimas digestivas son proteínas complejas que participan en la digestión y
asimilación de los nutrientes. Estas enzimas se localizan en el interior de las células que se
encuentran en todos los órganos que intervienen en la digestión, como son el estómago,
el intestino delgado o la boca entre otros.
Podemos llevar una dieta equilibrada pero no ser adecuada por sufrir algún tipo de
alteración gástrica que impide el aprovechamiento de los nutrientes de nuestra
alimentación. Estas sustancias de naturaleza proteica, actúan de una manera muy
específica sobre cada nutriente para que así puedan ser aprovechados a nivel celular, pero
una alteración de las enzimas digestivas no permite que nuestro organismo reciba los
nutrientes necesarios.
A pesar de ser unas 3.000 enzimas las que intervienen en la digestión, éstas se dividen en
43LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
tres grupos generales, proteolíticas, lipasas y amilasas. El problema aparece cuando
nuestro organismo no produce una adecuada cantidad de algún tipo de enzima y da
absolutamente igual lo que ingiramos, podemos pensar que lo que comemos es lo
adecuado, pero el hecho de no poder aprovechar los nutrientes hace que tengamos una
carencia o déficit nutricional.
Es fácil determinar si hay algún tipo de problema enzimático, generalmente hay claras
reacciones como la hinchazón, los gases, el malestar o la pesadez propiciados por la mala
digestión sufrida. Los alimentos que se han ingerido sólo se digieren parcialmente, estos
alimentos sufren reacciones como la putrefacción, dando como resultado los problemas
mencionados. También, pueden aparecer problemas como los dolores musculares,
alergias, fatigas o intolerancias alimentarias.
Los complejos enzimáticos se pueden también reforzar mediante la ingesta de alimentos
ricos en enzimas digestivas como pueden ser los germinados o las hortalizas. Siempre que
se tenga la sospecha de alguna carencia enzimática por los trastornos que hemos
mencionado antes, lo mejor es acudir a un buen médico nutricionista que nos pueda
diagnosticar y dar la solución adecuada
TRANSTORNOS
1.- PANCREATITIS AGUDA
La pancreatitis aguda es un proceso inflamatorio agudo desarrollado sobre una glándula
pancreática previamente sana y que clínicamente se caracteriza por dolor abdominal y
aumento de las enzimas pancreáticas en sangre y orina; siendo lo habitual que se resuelva
con restitución morfológico y funcional del páncreas, sin embargo sus funcione endócrinas
y exocrinas pueden permanecer alteradas por períodos variables de tiempo, pudiendo
además comprometerse por continuidad otros tejidos y órganos vecinos e incluso
desencadenar disfunción en órganos y sistemas distantes.
44LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
EPIDEMIOLOGIA:
La incidencia de esta enfermedad varía según los criterios diagnósticos utilizados y las
áreas geográficas estudiadas. Es una enfermedad frecuente en los servicios de urgencia
hospitalarios constituyendo el 0,15% al 1,5% de los diagnósticos de los grandes hospitales.
ETIOLOGIA:
1. LITIASIS BILIAR: representa el 30 al 75% de las causas de PA, debido al paso de los
cálculos vesiculares al colédoco y su impactación temporal en la ampolla de Vater.
2. ALCOHOLISMO: el consumo excesivo de alcohol es el segundo factor etimológico
más frecuente, aunque su incidencia varía según las áreas geográficas estudiadas,
siendo su incidencia mas elevada en varones que en mujeres contrariamente a la
etiología biliar.
3. HIPERLIPEMIAS: crisis de pancreatitis con niveles de triglicéridos superiores a 1000
a 2000 mg/dl.. La ingesta de alcohol excesiva puede dar lugar a aumentos
moderados de los trigliceridos, pero muy raramente con valores superiores a estas
cifras.
4. TRAUMATISMOS ABDOMINALES: se ha observado que en los traumatismos
abdominales penetrantes la incidencia de PA alcanza un 75% de los casos en tanto
que en los traumatismos abdominales no penetrantes alcanza el 25%.
5. POSTOPERATORIAS: las pancreatitis postoperatorias se asocian con una alta tasa
de mortalidad (25% al 50%). Las intervenciones sobre el páncreas son las más
frecuentes otras cirugías pueden ser las que se realizan sobre el tracto biliar,
45LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
estómago, y duodeno, y en menor proporción las intervenciones extradigestivas
(by- pass cardiopulmonar).
6. METABOLOPATIAS: además de las hiperlipidemias debe tenerse en cuenta que
aproximadamente el 7% de los pacientes con hiperparatiroidismo desarrollan
algún episodio de pancreatitis y cerca de la mitad desarrollan formas crónicas con
calcificaciones pancreáticas. Se supone que el calcio activaría el tripsinógeno y que
la parathormona puede desempeñar un papel primordial en el desarrollo de
tapones de calcio intraductal.
7. INSUFICIENCIA RENAL: PA, generalmente leves. Etc.
FISIOPATOLOGIA
Hasta la fecha, existen lagunas en la comprensión de los procesos fisiopatogénicos que
conducen al desarrollo de la PA. La colelitiasis y el alcoholismo son sus factores etiologicos
más importantes, pero aún hoy se ignora la razón por la que algunos enfermos portadores
de estas condiciones padecen la entidad y otros no. Aparentemente la activación de las
enzimas pancreáticas en el interior de la glándula, en lugar de la luz duodenal, parece ser
el primer eslabón en la inflamación pancreática. Este fenómeno, conocido como
activación enzimática prematura, es común a todas las etiologías de pancreatitis agudas.
Sin embargo existen evidencias clínicas y experimentales de que los factores
desencadenantes de este fenómeno, así como sus mecanismos patogénicos pueden variar
según la etiología del ataque.
El páncreas exócrino es una glándula capaz de producir y liberar enzimas proteolíticas en
grandes cantidades, que son almacenadas y excretadas posteriormente a los espacios
extraepiteliales a travezx de un sistema acinar y tubular hasta el duodeno. En condiciones
normales está protegido contra la acción de sus propias enzimas por una serie de
mecanismos:
46LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Las proteasas pancreáticas están almacenadas en forma de precursores inactivos o
cimógenos
Existencia de una capa mucosa que protege la red ductal
Existencia de inhibidores enzimáticos circulantes como la alfa 1
Antitripsina
Presencia de un inhibidor pancreático de la tripsina, que evita su activación hasta que
alcanza el duodeno, donde el trisinogeno es activado por las enteropeptidasas
intestinales
Se acepta actualmente que el proceso inflamatorio agudo que se desarrolla en el páncreas
requiere el fallo coincidente de los diversos mecanismos de protección que posee esta
glándula frente a las propias enzimas que sintetiza y segrega, estableciéndose que es un
proceso autodigestivo por la activación prematura de cimógenos que activan dichas
enzimas proteolíticas y lipolíticas en el páncreas.
Se han establecido una serie de teorías tendientes a explicar el mecanismo
desencadenante de la pancreatitis aguda:
Teoría del reflujo duodenal. Puede jugar un papel en algunos casos de pancreatitis,
pero en la mayoría de ellos no hay evidencia que lo apoye.
Teoría del reflujo Biliar. Esta hipótesis esta limitada principalmente a la PA asociada
con colelitiasis. Sugiere que la impactación de un cálculo en la porción distal del
canal común facilita el reflujo de bilis hacia el interior del conducto pancreático.
Teoría de la obstrucción del flujo pancreático. En el caso de la litiasis biliar, esta
teoría sostiene que un cálculo biliar o la inflamación secundaria al paso del mismo,
podrían obstruir transitoriamente el conducto biliar común y el pancreático en la
ampolla de Vater.
Así los mecanismos desencadenantes, producirían una activación del tripsinógeno, siendo
este el paso imprescindible en la iniciación de la cascada proteolítica, si bien el mecanismo
intrapancreático es desconocido. Teoricamente, el común denominador en la patogenia
puede ser un trastorno en el metabolismo celular producido por una serie de factores,
47LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
dando lugar a un aumento en la permeabilidad de la membrana que rodea las hidrolasas
lisosomales en la célula acinar, y a la activación de las mismas. También se producirían la
activación de otros sistemas, como el del complemento, la cascada de la coagulación, las
cinasas y el sistema fibrinolítico. La acción de las enzimas proteolíticas y de los péptidos
vasoactivos explica los hallazgos histopatológicos de la enfermedad.
2.- PANCREATITIS AGUDA BILIAR:
La migración de cálculos a través de la papila hacia el duodeno es hasta ahora el único
factor desencadenante conocido de la pancreatitis aguda biliar. El cálculo migrador
obstruye tenporariamente la papila durante su paso, y según la anatomía del canal
común, puede generar reflujo biliopancreático o hipertensión ductal. En el primer caso, la
bilis podría activar el jugo pancreático en el conducto (activación prematura ductal) y
secundariamente difundir al intersticio glandular, donde se iniciaría la pancreatitis. En el
segundo caso, la obstrucción completa del conducto, asociada a la estimulación aguda del
páncreas, generaría un aumento brusco de la presión ductal ruptura canalicular con
extravasación enzimática (activación intersticial).
Los dos mecanismos patogénicos sreñaladosfueron descriptos por Opie en 190l y se han
mantenido vigentes hasta el momento actual. Sin embargo, ninguno de los dos explica en
forma adecuada la activación enzimática. El mecanismo de activación ductal por reflujo
biliar es dificil de aceptar dado que la presión ductal pancreática es habitualmente
superior a la presión biliar. Tampoco es claro como la ruptura canalicular por hipertensión
ductal podría activar el jugo pancreático en el intersticio.
48LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Según una hipótesis mas reciente, la activación enzimática por hipertensión ductal podría
ocurrir en el interior mismo de la célula acinar (activación intracelular), en lugar del
conducto pancreático o el intersticio. De echo, las primeras alteraciones detectadas por
microcospía electrónica en un modelo experimental de pancreatitis aguda con
hipertensión ductal ocurren en el interior de la célula acinar. La activación sería el
resultado de un trastorno en el transporte intracelular de los gránulos de cimógeno. Por
efecto de la hipertensión ductal, se bloquea la exocitosis y los gránulos se fusionan en el
interior de la célula con enzimas lisosomales (colocalización). Como consecuencia,
hidrolasas como la catepsina B podrían activar el tripsinógeno e iniciar la cascada
inflamatoria. Esta hipótesis, sin embargo, también ha sido objetada, ya que el pH ácido
intracelular es desfavorable para la activación de la mayoría de las enzimas; además, la
célula acinar es muy resistente a la acción enzimática.
Si la patogenia de la pancreatitis por migración de cálculos a través de la papila está aún
en el terreno de las hipótesis menos todavía se sabe sobre la patogenia de los ataques de
pancreatitis aguda biliar que no se asocian a coledocolitiasis. En efecto, el fenómeno de
migración puede ser demostrado en el 50% de los ataques; en el 50% restante, si bien
existe litiasis vesicular, ni el análisis de la materia fecal, ni la colangiografía operatoria
permiten descubrir un cálculo responsable. Mas aún, una bilis vesicular rica en cristales de
colesterol o gránulos de bilirrubinato puede ocasionar ataques recidivantes de
pancreatitis aguda, aún en ausencia de cálculos vesiculares y coledocianos. La patogenia
de esta forma de pancreatitis también es desconocida.
3.- PANCREATITIS AGUDA ALCOHOLICA
La patogenia de la pancreatitis que ocurre en alcoholistas crónicos está muy relacionada
con fenómenos evolutivos propios de la pancreatitis crónica de base. Por el contrario, la
pancreatitis secundaria a la ingesta aguda de alcohol, en bebedores ocacionales, no puede
ser atribuida a una pancreátitis crónica; de echo esta hipótesis ha sido confirmada en
estudios de autopsia.
49LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Una brusca hiperestimulación del páncreas, secundaria a la ingesta aguda de alcohol y
alimentos grasos, podría desencadenar, al menos teóricamente, una pancreatitis aguda.
Esta pancreatitis por hiperestimulación ha sido investigada en forma experimental
mediante la administración de ceruleína (un secretagogo análogo a la colecistoquinina) y
de carbamilcolina (un análogo de la acetilcolina). En ambos casos, la microscopia
electrónica mostró un fenómeno de activación intracelular muy similar al descripto
anteriormente.
XII. INTOLERANCIA A LA LACTOSA
La intolerancia a la lactosa significa que no hay suficiente enzima (lactasa) en el intestino
delgado para romper toda la lactosa consumida. La lactosa digerida parcialmente pasará al
intestino grueso y puede provocar todos sus síntomas: dolores, hinchazón abdominal,
diarrea, etc. También es conocida como intolerancia a productos lácteos, deficiencia de
disacaridasa, deficiencia de lactasa, intolerancia a la leche.
La sensiblidad a la lactosa puede variar ampliamente, -algunas personas notan sus efectos
de forma inmediata tras consumir pequeñas cantidades, mientras otras tienen un umbral
de sensiblidad más alto y es más difícil de observar su relación causa-efecto-. La
sensibilidad puede también cambiar con el tiempo y con el estado general de salud. Un
episodio agudo de diarrea, causada por una infección, puede reducir temporalmente los
niveles de lactasa y hacer más sensible a la lactosa de forma temporal.
50LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
SÍNTOMAS
Los síntomas se presentan frecuentemente después de la ingestión de productos lácteos.
-náuseas
-dolor abdominal
-espasmos
-hinchazón y distensión abdominal
-gases abdominales y flatulencias
-diarreas ácidas
-heces flotantes
-defecación explosiva
-vómitos
¿Cuando se desarrolla?
La intolerancia a la lactosa no es peligrosa y es muy común en los adultos, quienes en su
mayoría al llegar a los 20 años de edad muestran algún grado de intolerancia a ella (por
pequeño que sea). Esta intolerancia se puede presentar en el momento del nacimiento,
desarrollarse en la infancia cuando se introduce la leche de vaca en la dieta o más tarde
en la etapa adulta.
¿A qué razas afecta más?
Parece que existe una clara relación causa-
efecto con el hábito de tomar leche. Aquellos
pueblos que han sido tradicionalmente
"ganaderos", que se han alimentado generación
tras generación de la leche de los animales,
presentan menos casos de intolerancia a la
lactosa que otros pueblos no acostumados a su consumo. La mayoría de la población
mundial adulta tiene déficit de lactasa, excepto la población del norte y centro de Europa.
51LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
TIPOS DE INTOLERANCIA
1. Intolerancia secundaria (mayoritaria): La disminución de la producción de la lactosa es
secundaria, ya que esta provocada por un daño intestinal temporal (generalmente
causado por una gastroenteritis vírica/ver las causas en el siguiente apartado). Este tipo
de intolerancia es muy frecuente tras una gastroenteritis agudo.
2. Intolerancia primaria o genética (minoritaria): Se produce una pérdida progresiva de la
producción de la lactasa, y por tanto una pérdida gradual de la capacidad de digerir la
leche. Suele darse a lo largo de la vida en ciertos grupos étnicos y tiene una causa
genética. Las personas con esta intolerancia van notando como la ingesta de leche les
causa cada vez más síntomas.
Causas
Además de la intolerancia primaria cuyo origen es genético o heredado, la intolerancia
secundaria que es la mayoritaria puede ser provocada por varias causas:
· Después del destete, la cantidad de lactasa producida se reduce si el niño no está
continuamente expuesto a la lactosa a través de su dieta. Por eso es mportante introducir
la lactosa de forma gradual.*
· Problemas intestinales provocados por virus, bacterias o parásitos.
· Intolerancia al gluten
· Intolerancia a las proteínas de la leche de vaca
· Malnuitrición ligada a una diarrea prolongada
· Operaciones quirúrgicas del intestino delgado
· La toma de ciertos antibióticos como la neomicina y la kanamicina
52LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
*Al principio el bebé sólo puede digerir el calostro (agua rica en proteínas, sales minerales
y factores inmunológicos). Después éste se va enriqueciendo con lactosa y lípidos hasta
dar lugar a la leche definitiva. La leche de la madre se va haciendo más completa al ritmo
de las enzimas del bebé. Es por tanto el organismo el que aumenta o disminuye las
enzimas según sus necesidades, un desajuste en este proceso es el que provoca la
intolerancia infantil
¿Cómo se cura?
Cuando es de carácter primario/genético no existe curación posible porque el individuo no
recupera el enzima y los síntomas sólo se alivian con la suspensión de los productos
lácteos en la dieta. En cambio cuando sea de carácter secundario, es decir como
consecuencia de otro problema, si que tiene solución, pero primero habrá de tratarse éste
para lograr la mejoría total.
¿De qué métodos de diagnóstico disponemos?
1. Test de tolerancia a la lactosa
Al paciente se le suministran 100 gramos de lactosa y las muestras de sangre se toman a
los 30, 60 y 120 minutos después de haberla ingerido. Normalmente debe aparecer un
aumento de 2mg/dl de glucosa a las 2 horas de la ingesta de la lactosa.
2. Test de hidrógeno en el aliento
Al paciente se le suministra una solución con lactosa y a intervalos posteriores de tiempo
se le hace soplar unas bolsas herméticas de donde se recogen muestras. Cuando los
azúcares no digeridos son transportados al intestino grueso, las bacterias presentes allí lo
utilizarán como alimento y crearán hidrógeno como producto de desecho. El hidrógeno es
absorbido por el caudal de sangre y expedido en la respiración. El hidrógeno detectado en
53LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
la respiración indica que el azúcar ha entrado en el intestino grueso no habiendo sido bien
absorbido en el intestino delgado. Se debe constatar un aumento del hidrógeno en la
respiración tras la ingesta de la lactosa.
3. Biopsia del intestino delgado
Las muestras de una biopsia del intestino delgado pueden obtenerse por EGD
(esófagogastroduodenoscopia) u otra endoscopia del tracto gastrointestinal superior. Se
introduce un tubo flexible de fibra óptica (endoscopio) a través de la boca o nariz hacia el
tracto gastrointestinal superior. Las muestras de tejido obtenidas durante la endoscopia
son enviadas al laboratorio para ser examinadas
¿Por qué es importante detectarla y tratarla rápidamente?
Porque la lactasa es una de las enzimas intestinales más delicadas y vulnerables. Si
seguimos tomando lactosa, se agrandará la lesión en la mucos intestinal y se producirá un
círculo vicioso: lesión de la mucosa/malabsorción de lactosa que será cada vez más difícil
de solucionar.
¿Cómo vivir con la intolerancia?
La falta de leche en la dieta puede producir falta de Calcio, Vitamina D (necesaria para la
absorción del Calcio), Riboflavina y proteínas. Las complicaciones más comunes son la
pérdida de peso y la malnutrición. Por tanto, resulta esencial consumir otros productos
ricos en estas sustancias, así como vitamina A, C, Fósforo, Magnesio(ayudan a la absorción
del calcio).
54LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
Fuentes alternativas de obtención:
Calcio: Sardinas, salmón, tofu, gambas, col, espinacas,...
Vitamina D: una rica fuente es el hígado de bacalao.
Otra alternativa posible consiste en agregar a la leche enzimas de lactasa (lactoacidófilos)
o tomarlas en cápsulas o en forma de tabletas masticables antes de cada ingestión.
BIBLIOGRAFÍA:
Lehninger, Principios de Bioquímica. Cuarta edición
Villavicencio Nuñez Marino, Bioquímica. Segunda Edición,2007
http://docencia.udea.edu.co
http://mazinger.sisib.uchile.cl
55LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
ÍNDICE
ENZIMAS
INTRODUCCIÓN
I. DEFINICIÓN
II. CARACTERÍSTICAS
III. ESTRUCTURA DE LAS ENZIMAS
IV. MECANISMOS DE ACCIÓN
V. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
VI. FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
VII. ENZIMAS Y ENFERMEDADES OSTEOMUSCULARES
VIII. ENZIMAS Y ENFERMEDADES HEMATOLÓGICAS
IX. ENFERMEDADES DEL APARATO URINARIO
X. TRANSTORNOS HEPÁTICOS
XI. TRANSTORNOS ENZIMÁTICOS DEL APARATO DIGESTIVO
56LABORATORIO DE BIOQUIMICA-SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA
XII. INTOLERANCIA A LA LACTOSA