Cursos Crash Lo Esencial en Metabolismo y Nutricion 3ª Ed booksmedicos PDF

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Metabolismo y nutrición...

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CURSOS Tercera CRASH edición

Lo esencial en Metabolismo y nutrición

Autores de las ediciones primera y segunda:

Sarah Benyon Jason O’Neale Roach

CURSOS Tercera CRASH edición Editor de la colección

Lo esencial en Metabolismo y nutrición

Daniel Horton-Szar BSc (Hons), MBBS (Hons), MRCGP Northgate Medical Practice Canterbury Kent, UK Asesor académico Marek Dominiczak MD, FRCPath, FRCP(Glas) Consultant Biochemist Clinical Biochemistry Service NHS Greater Glasgow and Clyde, UK Professor in the Medical Faculty, University of Glasgow, UK Gartnavel General Hospital Glasgow, UK Docent in Laboratory Medicine University of Turku Turku, Finland

Ming Yeong Lim BA (Hons) MB BChir Addenbrooke’s Hospital, Cambridge University, Cambridge, UK

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Edinburgh • London • New York • Oxford • Philadelphia • St Louis • Sydney • Toronto 2010

Prefacio Metabolismo y nutrición son palabras que suelen asustar a los estudiantes de primero de medicina, ya que las vías metabólicas son complicadas y es necesario mucho esfuerzo para memorizarlas. Además, a veces es difícil apreciar la importancia del estudio de las vías metabólicas si no se destacan los aspectos clínicos para ayudar a entenderlas. El objetivo de Cursos Crash: Lo esencial en metabolismo y nutrición es relacionar los conceptos principales de las vías metabólicas con escenarios clínicos relevantes, un abordaje que está en consonancia con los cursos de medicina integrados actuales. Cuando ha sido posible, la información más importante se ha presentado de la forma más accesible y cómoda para estudiar, utilizando figuras y tablas para facilitar su comprensión. La tercera edición de este libro se ha centrado en mejorar la claridad de las vías metabólicas y en actualizar los conceptos claves para ir de la mano con el currículo médico principal actual. Mi objetivo ha sido mejorar el libro para hacerlo más dinámico para los estudiantes de medicina teniendo en cuenta el contexto clínico. Espero que te resulte útil, no sólo para aprobar los exámenes, sino para comprender la importancia de las vías metabólicas desde un punto de vista clínico, ya que seguramente te encontrarás con ellas a lo largo de tu carrera profesional. Ming Yeong Lim Ha pasado más de una década desde que empezamos a trabajar en las primeras edicion†es de la serie Cursos Crash, y unos 4 años desde que se publicaron las segundas ediciones. La medicina nunca se detiene, y el trabajo de mantener esta serie, importante para los estudiantes de hoy en día, es un proceso constante. En estas terceras ediciones se aprovecha el éxito de los libros anteriores y se incorpora una gran cantidad de material nuevo y revisado, manteniendo la serie actualizada con las últimas investigaciones y tendencias médicas en farmacología y en la mejor práctica actual. Como es habitual, escuchamos las opiniones de los miles de estudiantes que utilizan los Cursos Crash y también hemos mejorado el diseño y la estructura de los libros. Al principio de cada capítulo se incluyen los objetivos de aprendizaje, y las secciones de autoevaluación se han mejorado y actualizado con los formatos modernos de los exámenes. También hemos trabajado para integrar puntos de importancia clínica en el material médico básico, que además de hacer más interesante el texto refuerzan los principios que se describen. Aunque hemos revisado completamente los libros, hemos mantenido la base sobre la que se desarrolló esta serie: los Cursos Crash siempre te aportarán toda la información que necesitas en unos volúmenes de tamaño reducido, manejables, que integran las ciencias médicas básicas y la práctica clínica. Los libros siguen manteniendo el equilibrio entre claridad y concisión, y proporcionan sufi ciente información para los que aspiran a la excelencia. Los autores son estudiantes de medicina y médicos noveles que han realizado hace poco los exámenes a los que tú te estás enfrentando ahora, y la exactitud del material ha sido comprobada por profesores titulares universitarios del Reino Unido. ¡Te deseo todo lo mejor en tu futura carrera profesional! Dr. Dan Horton-Szar Editor de la serie

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Agradecimientos Quisiera dar las gracias al Dr. Dominiczak por ayudarme con sus comentarios cuando yo me quedaba bloqueado, así como a mi editora de desarrollo, Lulu Stader, por sus amables consejos y su apoyo durante este último año. Gracias también a mis padres y a mi hermana, que siempre han creído en mí y me han animado a lo largo de mi carrera profesional como médico. Créditos de las fi guras La fi gura 1.2 se ha rediseñado con autorización de R. Bronk. Human Metabolism. Addison Wesley Longman, 1999.

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Índice de contenidos Glosario

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Alteraciones del metabolismo de los aminoácidos . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Metabolismo de los aminoácidos a nivel tisular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Parte I: Medicina básica . . . . . . . 1 1.

Visión de conjunto del metabolismo . . . . 3 Definiciones útiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Principios básicos de bioenergética . . . . . . 6

2.

Metabolismo energético y de los hidratos de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Glucólisis y su regulación . . . . . . . . . . . . . 9 Acetil CoA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 El ciclo del ácido tricarboxílico . . . . . . . . 20 Generación del ATP . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Metabolismo del glucógeno . . . . . . . . . . 31 Función del 2,3-difosfoglicerato . . . . . . . 40 Fructosa, galactosa, etanol y sorbitol . . . 42

3.

4.

5.

Producción de NADPH . . . . . . . . . . . . . 49 La vía de las pentosas fosfato y el ciclo piruvato-malato . . . . . . . . . . . . 49 Funciones del NADPH . . . . . . . . . . . . . . 52 Metabolismo de los ácidos grasos y transporte de los lípidos . . . . . . . . . . . 57 Biosíntesis de los lípidos . . . . . . . . . . . . . 57 Degradación de los lípidos . . . . . . . . . . . 66 Metabolismo del colesterol. . . . . . . . . . . 71 Transporte de lípidos . . . . . . . . . . . . . . . 76 Cuerpos cetónicos y cetogénesis . . . . . . 82 Metabolismo de las proteínas . . . . . . . . 85 Biosíntesis de aminoácidos no esenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Degradación de proteínas y eliminación de nitrógeno . . . . . . . . . . . 91 Formación de glucosa a partir de fuentes distintas a los hidratos de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

6.

Purinas, pirimidinas y hemo . . . . . . . . 111 Reserva monocarbonada . . . . . . . . . . . 111 Metabolismo de las purinas . . . . . . . . . 112 Metabolismo de las pirimidinas . . . . . . 119 Metabolismo del hemo . . . . . . . . . . . . 122

7.

Homeostasis de la glucosa . . . . . . . . . 131 Estados de la homeostasis de la glucosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Diabetes mellitus . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

8.

Nutrición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Principios básicos de la nutrición humana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Equilibrio energético. . . . . . . . . . . . . . . 147 Proteínas y nutrición . . . . . . . . . . . . . . 151 Vitaminas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Minerales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Parte II: Valoración clínica de las enfermedades metabólicas . . . . . . . . . . . . . . 185 9.

Presentaciones frecuentes de los trastornos metabólicos . . . . . . . 187 Síntomas frecuentes de presentación . . 187

10. Anamnesis y exploración . . . . . . . . . . . 193 Qué se debe recordar al realizar la anamnesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Capacidad de comunicación. . . . . . . . . 195 Exploración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 11. Pruebas complementarias . . . . . . . . . . 209 Pruebas de rutina . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Valoración del estado nutricional . . . . . 216 Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

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Glosario Ácido graso esencial Ácido graso que no puede sintetizarse en el organismo y debe obtenerse de la dieta. Ácido ribonucleico (ARN) Polímero que consta de residuos de ribonucleótidos unidos mediante enlaces 3’-5’. La mitad del azúcar es ribosa. Ácidos grasos insaturados Ácidos grasos que tienen al menos un enlace doble carbonocarbono. Ácidos grasos saturados Ácidos grasos que no contienen enlaces dobles carbono-carbono.

Anaerobio Que se produce en ausencia de oxígeno. Anemia Nivel de hemoglobina en sangre inferior al rango normal teniendo en cuenta la edad y el sexo del paciente. El rango normal en los varones es de 13,5-18,0 g/dl y en las mujeres es de 11,5-16,0 g/dl. Aterogénico Capacidad para iniciar o acelerar el proceso de la aterogénesis, que es la formación dirigida por la inflamación de depósitos de lípidos en las arterias que producen engrosamiento y endurecimiento de la pared arterial.

Adenosina difosfato (ADP) Un ribonucleótido difosfato en el que dos grupos fosforilo forman enlaces sucesivamente con el átomo de ATPasa Enzima que cataliza la hidrólisis del ATP a ADP + Pi. oxígeno 5’ de la adenosina. Autofosforilación Fosforilación de una proteína Adenosina monofosfato (AMP) Un ribonucleótido cinasa catalizada por la misma cinasa. monofosfato en el que un grupo fosforilo forma un enlace con el átomo de oxígeno 5’ Beta (β)-oxidación Secuencia cíclica de reacciones de la adenosina. que degrada los ácidos grasos a acetil CoA. Consta de cuatro pasos: oxidación, Adenosina trifosfato (ATP) Un nucleótido que hidratación, otra oxidación y tiólisis. contiene una base de purina (adenina), un azúcar de cinco carbonos, ribosa y tres grupos fosfato. Bioenergética Estudio de los cambios energéticos que acompañan a las reacciones bioquímicas. Aerobio Que se produce en presencia de oxígeno. Agente reductor Sustancia que proporciona (cuando él mismo los pierde) electrones en una reacción de oxidación-reducción, por lo que se oxida. Aminoácido Ácido orgánico que consta de un átomo de carbono ␣ al se unen un grupo amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y una cadena lateral específica (grupo R). Aminoácido esencial Aminoácido que no puede sintetizarse en el organismo y debe obtenerse de la dieta. Aminoácido no esencial Aminoácido que puede producirse en cantidades suficientes para cubrir las necesidades metabólicas.

Cadena transportadora de electrones Una serie de complejos enzimáticos y cofactores asociados que son portadores de electrones, pasando los electrones desde las coenzimas reducidas o los sustratos al oxígeno molecular (O2), el aceptor del electrón terminal del metabolismo aerobio. Cambio de energía libre Estado termodinámico que define el equilibrio en términos de cambio de la entalpía y la entropía de un sistema a presión constante, ∆G = ∆H – T × ∆S. Cambio de entalpía (DH) Medida del calor liberado o absorbido durante una reacción. Cambio de entropía (∆S) Medida del cambio en desorden o de carácter aleatorio en una reacción.

Caperona Una proteína que forma complejos con Anabolismo Síntesis de moléculas complejas a las cadenas polipeptídicas sintetizadas de novo partir de otras más simples. El anabolismo se y colabora para que se plieguen correctamente asocia al atrapamiento y el almacenamiento de en estructuras biológicamente funcionales. energía.

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Glosario Catabolismo Degradación de moléculas complejas ricas en energía (p. ej., hidratos de carbono) en otras más simples (p. ej., CO2, H 2O). El catabolismo se asocia a la liberación de energía. Cetogénesis Vía de cinco pasos que sintetiza cuerpos cetónicos a partir del acetil CoA en la matriz mitocondrial. Ciclo de Cori Bucle metabólico entre órganos que distribuye la carga metabólica entre el músculo y el hígado. El lactato, que se forma en el músculo durante el ejercicio intenso, es captado por el hígado para convertirse otra vez en glucosa a través de la gluconeogénesis. Así se repone el combustible del músculo y se previene la acidosis láctica. La glucosa producida vuelve al músculo para ser una fuente de energía, completándose el ciclo. Ciclo de la glucosa-alanina Bucle metabólico entre órganos que transporta el nitrógeno (como alanina) al hígado y transporta energía (como glucosa) desde el hígado a los tejidos periféricos. Ciclo de la urea Ciclo metabólico que consta de cinco reacciones que sintetizan el compuesto orgánico urea a partir de dos compuestos inorgánicos: CO22 and NH 4+. Ciclo del ácido tricarboxílico (ATC) Secuencia cíclica de ocho reacciones que oxida completamente una molécula de acetil CoA para formar dos moléculas de CO2, generando energía ya sea directamente como ATP o en forma de equivalentes reductores (NADH o FADH 22). Cinasa Enzima que cataliza la transferencia de un grupo fosforilo a una molécula aceptora. Citocromo Proteína que contiene hemo y que es un trasportador de electrones en procesos como la respiración o la fotosíntesis. Condensación Reacción que supone la adhesión de dos o más moléculas con eliminación de agua. C-terminal Residuo de aminoácido que contiene un grupo carboxilo (–COOH) libre en un extremo de una cadena peptídica. Cuerpos cetónicos Moléculas pequeñas que se sintetizan a partir del acetil CoA en el hígado (ácido acetoacético, acetona, ácido 3-hidroxibutírico).

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Degradación de ácidos grasos Proceso en el que se descompone una molécula de un ácido graso por la eliminación secuencial de dos unidades de carbono, produciéndose acetil CoA, que se oxida para formar CO2 y H2O en el ciclo del ATC. Desaminación oxidativa Eliminación de un grupo amino de un aminoácido, dejando atrás el esqueleto de carbono. Desaminasa Enzima que cataliza la eliminación de un grupo amino de un sustrato, liberándose amoníaco. Deshidrogenasa Enzima que cataliza las reacciones de oxidación-reducción que suponen la adición o extracción de átomos de hidrógeno. Diabetes mellitus Síndrome causado por la ausencia, o la disminución de la eficacia, de la insulina, y que da lugar al aumento de la glucemia (hiperglucemia) y a la presencia de complicaciones vasculares crónicas. Dislipemias Un grupo de trastornos causados por un defecto en la formación, el transporte o la degradación de lipoproteínas. Endocitosis Proceso por el que la materia es absorbida por una membrana plasmática y entra en la célula dentro de una vesícula lipídica derivada de la membrana. Enlace peptídico Enlace covalente amida secundario que une el átomo de oxígeno del carboxilo, el átomo de hidrógeno de la amida y los dos átomos de carbono ␣ adyacentes. Enzima Catalizador biológico, que casi siempre es una proteína. Esteroide Lípido que se caracteriza por un esqueleto de carbono con cuatro anillos fusionados. Todos los esteroides derivan del acetil CoA. Esterol Esteroide que contiene un grupo hidroxilo. Fosfatasa Enzima que cataliza la eliminación hidrolítica de un grupo fosforilo. Fosforilación Reacción que supone la adición de un grupo fosforilo a una molécula. Fosforilación a nivel de sustrato Formación de ATP mediante la fosforilación directa del ADP, sin que intervenga la cadena respiratoria mitocondrial. Fosforilación oxidativa Proceso en el que se forma ATP cuando se transfieren electrones del NADH

Glosario o el FADH2 al oxígeno molecular a través de una Hidrófobo «Que tiene miedo del agua». serie de portadores de electrones que constituyen Compuesto no polar que no se disuelve en la cadena transportadora de electrones. agua, como el aceite. Fosforilasa Enzima que cataliza la división de su sustrato a través del ataque nucleofílico por fosfato inorgánico. Glucación Reacción no enzimática cuyo resultado es la unión de una molécula de azúcar a una proteína. Glucógeno Polímero grande, muy ramificado, formado por moléculas de glucosa unidas mediante enlaces ␣-1,4 con enlaces ␣-1,6 en los puntos de ramificación.

Hidrolasa Enzima que cataliza la división hidrolítica de su sustrato. Inhibición por retroalimentación Inhibición de una enzima que cataliza uno de los primeros pasos de una vía metabólica por un producto final de la misma vía. Isomerasa Enzima que cataliza un cambio de la geometría o la estructura dentro de una molécula.

Isozimas Diferentes proteínas procedentes de Glucólisis Vía catabólica que consta de 10 una única especie biológica y que catalizan la reacciones catalizadas por enzimas mediante la misma reacción. cual una molécula de glucosa se degrada para Lanzadera de la carnitina Vía que lanza la acetil formar dos moléculas de piruvato. CoA desde el citosol a la mitocondria a través de la formación de acilo carnitina. Gluconeogénesis Producción de glucosa a partir de fuentes distintas a los hidratos de carbono Lanzadera del citrato Vía que lanza la acetil (p. ej., aminoácidos, ácido láctico, glicerol). CoA desde la mitocondria hasta el citosol Glucoproteína Molécula de proteína compleja que contiene residuos de hidratos de carbono: se forman mediante la glucosilación de las proteínas en el retículo endoplásmico o en el aparato de Golgi. Glucosaminoglucanos Polisacáridos largos, no ramificados, formados por unidades de disacáridos que se repiten. La unidad disacárido consta de una N-acetil-hexosamina y una hexosa o ácido hexurónico, y una de ellas o ambas pueden estar sulfatadas.

proporcionando un sustrato para la síntesis de ácidos grasos. Lipasa Enzima que cataliza la hidrólisis de los triacilgliceroles. Lípido Compuesto orgánico insoluble en agua que se encuentra en los sistemas biológicos. Lipólisis Hidrólisis de los triacilgliceroles por la lipasa. (Obsérvese que la lipólisis es diferente de la descomposición de los ácidos grasos.)

Lipoproteína Unidad macromolecular formada por moléculas de lípidos y proteínas con Glucósidos Grupo de compuestos orgánicos que se un núcleo hidrófobo y una superficie encuentran en abundancia en las plantas y que hidrófila, que se encuentra en el plasma. Las producen un azúcar y una o más sustancias no lipoproteínas transportan los triglicéridos y el azucaradas cuando se hidrolizan. colesterol entre los tejidos. Glucosilación Adición de grupos glucosilo a una Lipoproteína de densidad intermedia (IDL) Un proteína para formar una glucoproteína. tipo de lipoproteína plasmática que se forma Glucosilación de las proteínas Adición covalente durante la descomposición de las VLDL. de hidratos de carbono a las proteínas. Las IDL también se denominan proteínas remanentes y son aterogénicas. Hemoglobina Proteína globular, tetramérica, que contiene hemo y se encuentra en los eritrocitos Lipoproteínas de alta densidad (HDL) Un tipo de que transportan oxígeno a las células y los tejidos. lipoproteínas plasmáticas ricas en proteínas y Hidratos de carbono Molécula compleja en la que proporción molar de C:H:O es 1:2:1. Hidrófilo «Amante del agua». Molécula que interactúa con disolventes polares, en especial el agua, o con otros grupos polares.

que transportan el colesterol y los ésteres del colesterol desde los tejidos al hígado (lo que se conoce como el transporte inverso del colesterol). Lipoproteínas de baja densidad (LDL) Un tipo de lipoproteínas plasmáticas que se forman

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Glosario durante la descomposición de las IDL y están enriquecidas con colesterol y ésteres colesterilo. Son aterogénicas. Las medidas del colesterol en el plasma reflejan principalmente la concentración de LDL. Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) Un tipo de proteínas plasmáticas que transportan principalmente triacilgliceroles endógenos, y también colesterol y ésteres de colesterilo, desde el hígado a los tejidos.

Pirimidina Base nitrogenada que tiene un anillo heterocíclico que consta de cuatro átomos de carbono y dos átomos de nitrógeno (p. ej., timina, citosina). Polipéptido Polímero de muchos residuos de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Polisacárido Polímero de muchos residuos monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos.

Lisosoma Organela digestiva especializada de las célul...