Bioquimica del Cristalino y Formacion de Cataratas


 

Para iniciar el proceso de la vision,  la luz debe atravezar la cornea, el humor acuoso, el cristalino y el humor vitreo, antes de alcanzar la retina. Estas estructuras deben ser transparentes para que la luz pueda pasar a traves de ellas.

 

 

El cristalino (m en la figura) esta banhado en su lado anterior por el humor acuoso (i), y en su cara posterior por el humor vitreo (o). El cristalino no tiene capilares (que interferirian con el paso de la luz), y es el humor acuoso el responsible de su nutricion y de la eliminacion de sus productos metabolicos.

 

La energia que require el cristalino es suministrada principalmente a traves de la glicolisis anaerobia; el Ciclo de Krebs, localizado en las celulas perifericas del cristalino, solo proporciona el 5 % de la energia necesaria. El ciclo de las Pentosas Fosfato es otra importante via metabolica en el cristalino , suministrando el NADPH necesario para mantener el estado redox de las proteinas del cristalino.

 

La mayoria de las proteinas del cristalino son las alfa, beta y gamma cristalinas. Ellas deben mantener un medio transparente, y para ello, deben estar en su estado nativo, no agregado. Algunas alteraciones, tales como cambios en el estado de oxidacion de estas proteinas, o cambios en la osmolaridad del cristalino pueden producir una desnaturalizacion o  perdida del estado nativo de las proteinas  y agregacion molecular.

 

Las cataratas resultan de cambios en la solubilidad de las proteinas del cristalino, que resultan en su agregacion. Los tipos mas frecuentes de cataratas son aquellos que aparecen como resultado del envejecimiento (Catarata Senil) o como resultado de Diabetes Mellitus (Cataratas diabeticas).  Otras condiciones pueden tambien resultar en la formacion de cataratas, Un ejemplo de ello es la galactosemia, enfermedad congenita en la cual la formacion de cataratas resulta de un fenomeno fisiopatologico muy similar al que se observa en la formacion de las cataratas diabeticas.

 

La Aldosa reductasa o Aldehido reductasa es una enzima que reduce al grupo aldehido de las aldosas a un grupo alcohol primario, por lo que la aldosa se convierte en un polialcohol. La Aldosa reductasa usa NADPH.H+  como donador de Hidrogenos.

 

Reacciones tipicas catalizadas por la aldosa reductasa son la formacion de sorbitol (glucitol) y la formacion de dulcitol (galactitol):

 

Glucosa + NADPH.H+   à Glucitol (Sorbitol) + NADP+

Glucitol (Sorbitol)

Glucitol (Sorbitol)

 

Galactosa +NADPH.H+  à Galactitol (Dulcitol) + NADP+

Galactitol (Dulcitol)

Galactitol (Dulcitol)

 

La funcion biologica de la Aldehido reductasa radica fundamentalmente  en la conversion de Glucosa a Fructosa.

 

La secuencia de reacciones es:

 

1. – Reaccion de Aldehido Reductasa:

      Consiste en la reduccion del grupo aldehido de la Glucosa a un grupo alcohol primario, con la conversion de la aldohexosa Glucosa a un polyalcohol, el Glucitol o Sorbitol.  

 

Glucosa + NADPH.H+à Sorbitol + NADP+

 

2. – Reaccion of Sorbitol dehydrogenasa (SORD):

      Consiste en la oxidacion de un grupo alcoholico secundario del carbono 2 del sorbitol a un grupo cetona. Esto da como resultado que el Sorbitol es convertido en Fructosa, una cetohexosa. (Observe que la SORD utiliza NAD+ como cofactor)

 

      Sorbitol + NAD+à Fructosa + NADH.H+

 

Esta secuencia de reacciones es particularmente importante en la formacion de fructosa en las vesiculas seminales y en el higado. Esta forma de obtener fructosa tiene la ventaja sobre el uso de las reacciones de la glicolisis para obtener fructosa   – Glucose 6 (P) to Fructose 6 (P) – en que la secuencia de los polialcoholes no requiere del gasto de ATP.

 

El cristalino contiene diversas enzimas incluida la aldehido reductasa y tambien muestra una pequenha actividad de sorbitol deshidrogenasa, por lo cual alguna glucosa pudiera convertirse en fructosa al entrar al cristalino. La actividad de glucosa metabolizada por esta via debe ser muy pequenha, ya que la enzima aldehido reductasa tiene un Km muy alto para la glucosa, muy superior a las concentraciones de glucosa que en condiciones normales se ven en el cristalino.

 

En condiciones de hiperglicemia, como puede verse en personas diabeticas,  la actividad de aldehido reductasa aumenta al aumentar la concentracion de su substrato la glucosa: debido al alto Km de la enzima, un aumento considerable en la concentracion del substrato trae aparejado un aumento de la actividad de la enzima, por lo cual ocurre tambien un aumento del producto de la accion enzimatica, el sorbitol. Desafortunadamente para los pacientes diabeticos, la actividad de sorbitol deshidrogenasa en el cristalino es muy baja y para complicar aun mas la situacion, el sorbitol formado difunde muy lentamente hacia afuera del cristalino.

 

Como resultado, el Sorbitol se acumula y aumenta el presion  osmotica dentro del cristalino, el cual aumenta de volumen, produciendose danho structural y danho celular. Este tipo de efecto explicaria tambien las neuropatias y los danhos vasculares que se presentan en pacientes diabeticos cronicos, y que a nivel macro se traducen en retinopatias, pie diabetico, nefropatia, etc.

 

En el cristalino, estos cambios en la osmolaridad afectan la conformacion nativa de las proteinas del cristalino, de forma tal que estas se agregan y forman estructuras que dispersan la luz: esta es la genesis de las cataratas.

 

La fisiopatologia de la formacion de cataratas y del danho nervioso en pacientes con galactosemia (una enfermedad congenita en la cual el paciente no puede metabolizar apropiadamente la galactosa y esta azucar se acumula) es muy similar a la descrita para la diabetes.

 

A traves de la reaccion de la Aldehido reductasa ocurre la reduccion del grupo aldehido de la galactosa a un alcohol primario, resultando en la conversion de la aldohexosa galactosa en su correspondiente polialcohol, el galactitol o Dulcitol:

 

Galactosa + NADPH.H+ à Galactitol + NADP+

 

 

El Galactitol se acumula aumentando la presion osmotica con resultados similares a aquellos encontrados como consecuencia de la acumulacion de sorbitol en la Diabetes Mellitus.

 

 

Para ampliar su informacion, visite los siguientes links:

 

El Ojo

 

Cataratas

 

Cataratas: Tipos clinicos

 

 

Sobre el metabolismo de Polioles y la disfuncion arterioral en la hiperglicemia (en ingles)

 

Sobre el galactitol y la formacion de cataratas (en ingles)

 

Posts relacionados:

 

https://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/11/21/pregunta-bioquimica-no-47-sobre-cataratas-y-diabetes/

 

https://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/10/24/sobre-un-bebe-con-cataratas/

 

 

2 pensamientos en “Bioquimica del Cristalino y Formacion de Cataratas

  1. Pingback: Pregunta Bioquimica No. 47: Sobre Cataratas y Diabetes « Temas de Bioquimica

  2. Pingback: Sobre un bebe con cataratas « Temas de Bioquimica

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s