seminario de enzimologia

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1 LABORATORIO 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),

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Page 1: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

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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.

Page 3: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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).

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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.

Page 5: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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).

Page 6: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

Page 7: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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:

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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

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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

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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.

Page 11: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

Page 12: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

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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.

Page 14: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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).

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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).

Page 16: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

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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

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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.

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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).

Page 20: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

Page 21: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

Page 22: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

Page 23: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

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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

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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

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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

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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

Page 28: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

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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

Page 30: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

Page 31: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

Page 32: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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.

Page 33: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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).

Page 34: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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:

Page 35: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

Page 36: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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.

Page 44: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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,

Page 45: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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:

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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,

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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.

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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.

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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.

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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.

Page 51: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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

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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

Page 53: SEMINARIO DE ENZIMOLOGIA

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).

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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

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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

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XII. INTOLERANCIA A LA LACTOSA