Pregunta de Bioquimica No. 67


 

 Seleccione la opcion que indica el rendimiento energetico de la oxidacion total de 1 mol de glucosa hasta CO2 y agua, suponiendo que:

– se utilicen la via glicolitica y la lanzadera del glicerol fosfato.

– cada mol de NADH.H+ que sea oxidado en la cadena respiratoria rinda  3 moles of ATP,

– cada “mol” de FADH2 que sea oxidado en la cadena respiratoria rinda 2 ATP

Escoja la opcion correcta:

a) 36 ATP

b) 38 ATP

c) 24 ATP

d) 12 ATP

e) 30 ATP

Pregunta de Bioquimica No. 63


 

 

Al atender a un paciente adolescente, masculino, mestizo, que se queja de dolor abdominal, usted observa una coloracion amarillenta en la piel, mucosas y esclerotica. El examen abdominal no refleja aumento de tamanho del higado o del bazo. No se observan signos de abdomen agudo. Un test rapido en la orina muestra un resultado negativo para bilirrubina, pero positivo para urobilinogeno.

 

Al llegar los examenes de laboratorio, usted observa los siguientes resultados:

 

– Hematocrito: 28% (rango de referencia:  41% a  53%)

 

– Hemoglobina: 8 g/dL (13.5-17.5 g/dL)

 

– Alanina aminotransferasa (ALT) : 12 U/L (rango de referencia:  8-20 U/L)

 

– Aspartato aminotransferasa (AST): 18 U/L (rango de referencia: 8-20 U/L)

 

– Fosfatasa alacalina (ALP): 80 U/L (rango de referencia: 44-147 U/L)

 

– Bilirrubina total: 3.5 mg/dL (normal = 0.1 a 1 mg/dL)

 

– Bilirrubina directa: 0.2 mg/dL (normal desde 0 a  0.3 mg/dL).

 

 

Cual de las siguientes opciones es compatible con las caracteristicas mencionadas anteriormente?

 

a)     Ictericia de causa prehepatica

 

b)     Ictericia de causa hepatica debido a deficiencia en la captacion de bilirrubina.

 

c)      Ictericia de causa hepatica debido a deficiencia en la conjugacion de bilirrubina.

 

d)     Ictericia de causa hepatica debido a deficiencia en la excrecion de bilirrubina del hepatocito.

 

e)     Ictericia de causa posthepatica (obstruccion biliar extrahepatica)

Pregunta de Bioquimica No. 57


 

Cual de las siguientes situaciones metabolicas esta sucediendo en los musculos de una persona que esta haciendo un ejercicio muy intenso, como el  levantamiento de un peso

 

a)     Una disminucion en el consumo de Oxigeno

 

b)     Un aumento en la sintesis de fosfocreatina

 

c)      Un aumento del cociente ATP/ADP

 

d)     Un aumento en la formacion de lactato

 

e)     Un aumento de la gluconeogenesis

 

f)       Un aumento de la glucogenesis

 

 

 

La Hemoglobina A1c o Hemoglobina glicosilada


 

Correlacion entre HbA1c y Glicemia

Correlacion entre HbA1c y Glicemia

 

 

 

La Hemoglobina A1c se forma por una reaccion no catalizada entre la glucosa en sangre y algunos aminoacidos de la Hemoglobina A. Esta reaccion es  proporcional a la concentracion de glucosa en sangre.  Ello significa que los episodios hiperglicemicos en un paciente diabetico son “registrados” en la sangre como proporcion de Hemoglobina A que resulta glicosilada. Ese es el significado de las unidades usadas cuando se reporta el resultado: un valor de Hemoglobina A1c de 6 %, por ejemplo, significa que el 6 % de la Hemoglobina A del paciente esta enlazado a glucosa.  El  rango de referencia de Hb A1c para una persona no diabetica es de 4-6 %. El porcentaje de Hemoglobina A1c es el mejor indicador de los niveles promedio de glucosa varias semanas antes del examen.

 

Actualmente se desarrolla un estudio internacional para lograr una mejor estandarizacion de la medicion y reporte de los niveles de Hb A1c, que incluye ademas el uso futuro de la expresion de los resultados en forma de mmoles de HbA1c por mol de Hemoglobina.  Este estudio incluye tambien la recoleccion y actualizacion de informacion para correlacionar los valores de HbA1c con los valores promedio de glicemia, con el objetivo de facilitar al paciente la interpretacion de los resultados de HbA1c.

 

Como se ha descrito,  el valor de HbA1c ha mostrado una fuerte correlacion con el promedio de glucosa en sangre, y debido a que los globulos rojos tienen un promedio de vida de 120 dias, la proporcion de hemoglobina glicosilada puede reflejar los niveles de glucosa en los meses previos al examen, pero representa principalmente la glicemia durante el ultimo mes y esta fuertemente influenciada por los niveles de glucosa en las ultimas dos semanas.

 

Este tipo de reaccion no es exclusivo de la Hemoglobina, ya que otras proteinas tambien experimentan glicosilacion. En los pacientes con diabetes no controlada,   muchas proteinas pueden convertirse en glicosiladas con modificacion de su estructura, funcionabilidad y solubilidad, como consecuencia de repetidos episodios de hiperglicemia a lo largo del tiempo, lo cual produce complicaciones en estos pacientes. La concentracion de Hemoglobina glicosilada, (aparentemente como indicador de la glicosilacion en otras proteinas), ha mostrado una fuerte correlacion con complicaciones microvasculares como retinopatias y nefropatias. 

 

Actualmente, el manejo del control de glicemia en los pacientes diabeticos se basa en el automonitoreo de la glicemia y la determinacion de Hemoglobina A1c. La Asociacion Americana de Diabetes (ADA) recomienda la determinacion de HbA1c dos veces al anho en pacientes con glicemia controlada y cada cuatro meses en pacientes que no muestran un control de glicemia apropiado, o en pacientes cuyo tratamiento ha sido modificado.  (Standards of Medical Care in Diabetes, 2008).

 

La determinacion de HbA1c es de limitada utilidad en pacientes con condiciones concomitantes que afectan la vida del eritrocito, (como las anemias hemoliticas) o casos de variantes de Hemoglobina.  

 

Otra limitacion de la determinacion de HbA1c  se relaciona a la incapacidad de este test de informar sobre los episodios hipoglicemicos  de los pacientes diabeticos.

 

Articulos recomendados:

 

American Diabetes Association

Standards of Medical Care in Diabetes – 2008 

Diabetes Care 31: S12-S54, 2008

 

Use of Glycated Hemoglobin and Microalbuminuria in the monitoring of Diabetes Mellitus 

Summary, Evidence Report/ Technology Assessment, Number 84. AHRQ Publication N o. 03-E048, July, 2003, Agency for healthcare, Research and Quality, Rockville, MD

 

American Diabetes Association: Care of Children and adolescent with Type I Diabetes.

Diabetes Care, January 1, 2005 28 (sppl_1: S4-S36)

 

 Sacks, D. B. et al:

Guidelines and recommendations for Laboratory Analysis in the Diagnosis and Management of Diabetes Mellitus

 Clin Chem 48: 436-472, 2002

 

American Diabetes Association:

Management of Hyperglycemia in Type 2 Diabetes: A Consensus Algorithm for the Initiation and Adjustment of Therapy 

Diabetes Care:29, 1963-1972, 2006

 

Sitios recomendados:

 

http://www.diabetes.org/home.jsp

 

http://care.diabetesjournals.org/

 

http://www.fda.gov/diabetes/

 

http://spectrum.diabetesjournals.org/

 

 

Pregunta de Bioquimica No. 51


 

Un paciente masculino de 18 anhos de edad  con Diabetes Mellitus Tipo I (IDDM) acude a la sala de urgencias  de su hospital por mareos, nauseas y vomitos  en las ultimas horas. Un examen clinico muestra a un paciente con signos moderados de deshidratacion y tension arterial baja. Usted solicita examenes de laboratorio y los resultados significativos encontrados son los siguientes:

Glicemia:                       350 mg/dL (Rango de referencia: 70-110 mg/dL)

Hemoglobina A:               12.8 g/dL    (Rango de referencia: 13.5-17.5 g/dL)

Hemoglobina A1c:           10 % de la Hb total (Rango de referencia: < 6 %)

Cuerpos cetonicos en orina:           positivo

Glucosa en orina:                            positivo

pH sanguineo:                                  7.30

P parcial de  CO2 :  Por debajo del rango de referencia

Bicarbonato serico: Por debajo del rango de referencia

Cual de los siguientes es el mejor indicador de que, en realidad, la diabetes en este paciente no ha estado bien controlada en las ultimas semanas?

 a)     Bicarbonato serico

b)     Ketonemia

c)      Ketonuria

d)     Glicemia

e)     Glucosuria

f)     Hemoglobina

g)     Hemoglobina A1c

h)     pH sanguineo

i)     Presion parcial de CO2

 

La respuesta aqui

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/

 

 

Sobre los Complejos Multienzimaticos que Catalizan la Descarboxilacion Oxidativa de alfa-Cetoacidos.


 

Muchas veces, al abordar diferentes vias metabolicas, se estudia de forma independiente el papel de algunos complejos multienzimaticos sin destacar las caracteristicas generales comunes entre los mismos.

 

En este post pretendemos describir las caracteristicas comunes de algunos de estos complejos y de ese modo facilitar su aprendizaje y su aplicacion a cada una de las vias metabolicas pertinentes.

 

Existen tres reacciones de gran importancia en las que ocurre una descarboxilacion oxidativa de un ceto acido:

 

1) Piruvato + Co A + NAD+à Acetil CoA + NADH.H+ + CO2

 

2) Alpha-ceto glutarico + Co A + NAD+à Succinil CoA + NADH.H+ + CO2

 

3) Alpha-cetoacidos de cadena ramificada + Co A + NAD+à Acil CoA correspondiente + NADH.H+ + CO2

 

Puede generalizarse este tipo de reaccion como:

 

Alpha-cetoacido + Co A + NAD+à Acil CoA  + NADH.H+ + CO2

 

En cada una de ellas participan complejos multienzimaticos con caracteristicas muy similares.

 

Estos complejos multienzimaticos estan formados por la asociacion de multiples subunidades que forman tres enzimas diferentes que participan directamente en la reaccion, la cual require ademas 5 cofactores, algunos de los cuales estan unidos por enlaces covalentes a las proteinas de los complejos. Los cofactores necesarios para la reaccion global son: Pirofosfato de Tiamina (PPT),  Acido Lipoico, Coenzima A, FAD y NAD.

 

Complejo de la Piruvato Deshidrogenasa:

 

– Enzima 1(E1): Pyruvato deshidrogenasa (tambien llamada Piruvato Descarboxilasa)

          Cofactor: PPT

– Enzima 2 (E2): Dihidrolipoil transacetilasa

          Cofactores: Acido Lipoico, Co A

– Enzima 3 (E3): Dihidrolipoil deshidrogenasa

          Cofactores: FAD, NAD

 

Complejo de la Alfa Ceto Glutarico deshidrogenasa:

 

-E1: Alfacetoglutarico Deshidrogenasa

        Cofactor: TPP

-E2: Dihidrolipoil succinil transferasa

        Cofactores: Acido Lipoico, Co A

-E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa

        Cofactores: FAD, NAD

 

Complejo de la Deshidrogenasa de alfa-cetoacidos de cadena ramificada:  (participa fundamentalmetne en la descarboxilacion oxidativa de cetoacidos provenientes del esqueleto carbonado de leucina, isoleucina y valina)

 

-E1: Deshidrogenasa de alfa-cetoacido de cadena ramificada (tambien conocida como descarboxilasa de alfa-cetoacido de cadena ramificada)

        Cofactor: TPP

-E2: Dihidrolipoil transacilase (tambien llamada dihidrolipoil aciltransferasa)

       Cofactores: Acido Lipoico, Co A

-E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa

         Cofactors: FAD, NAD

 

Estos complejos multienzimaticos son importantes desde el punto de vista medico en diversas situaciones: por ejemplo, la deficiencia de Piruvato deshidrogenasa, que es uno de los desordenes neurodegenerativos mas comunes asociados con trastornos en la bioenergetica mitocondrial, se debe a mutaciones en el gen que codifica a la Enzima 1.

 

Conocer la participacion de Tiamina (Vitamina B1) en estos complejos multienzimaticos nos permite comprender la necesidad de administrar Tiamina en el sindrome de Wernicke-Korsakoff y entender algunas de las manifestaciones clinicas del deficit de Tiamina.

 

Por otra parte, la presencia de Acido Lipoico en ellos nos permite entender por que el  arsenico actua afectando a estos complejos multienzimaticos. El arsenico, sobre todo el arsenico trivalente, reacciona con los grupos tiols (R-SH) del acido lipoico impidiendo su participacion en reacciones redox, como las que ocurren en la oxidacion de alfa-cetoacidos. Ello explica efectos observados en el envenamiento por arsenico. (Post relacionado en mi blog en ingles)

 

 

No puede dejar de mencionarse ademas, que mutaciones en E1 o en E2 del complejo multienzimatico que cataliza la descarboxilacion oxidativa de los cetoacidos de cadena ramificada, producen la Cetoaciduria de cadena ramificada o Enfermedad de la orina con olor a Jarabe de Arce (MSUD, Maple Syrup Urinary Disease, BCKD), enfermedad congenita caracterizada por vomitos, convulsiones y muerte temprana o severo retraso mental en los sobrevivientes (vease un post con la descripcion de un caso aqui)