Metabolismo

Nutrientes. Bioquímica || Agua y electrolitos

El agua es uno de los principales nutrientes del organismo. Los seres humanos pueden vivir varios días, incluso meses, sin comer, pero tan solo de 5 a 10 días, sin agua, una pérdida del 20% es incompatible con la vida. 

Ocupa el segundo lugar, después del oxígeno, en cuanto a importancia para el mantenimiento de la vida. Comprende del 50% al 80% del peso total del organismo, dependiendo del contenido total de grasa. El 90% de la sangre es agua y el 97%, de la orina. 

El agua no es sólamente una masa, sino tambien un solvente, que se encuentra localizado en el interior del organismo. Es una molécula angular con dos planos verticales de simetría, es, además, aceptor y donante de protones.

Realiza una variada serie de funciones y todas las reacciones químicas se llevan a cabo en presencia de agua. Actúa como solvente para los productos de la digestión y como regulador de la temperatura corporal. Sirve para eliminar por la orina los elementos de deshecho orgánicos. Tal solubilidad es importante en los procesos biológicos, en las estructuras celulares y en los sistemas, sanguíneo y excretorio, p.e.: orina, bilis. Son igualmente importantes las fases lipídicas que permiten el establecimiento de distintas localizaciones para las funciones.

Agua (tipos)

Agua endógena.
También denominada metabólica, es la obtenida de los alimentos en los procesos metabólicos.

Agua exógena. Es la procedente de las fuentes dietéticas como líquido o como componente de los alimentos. En un adulto significa unos 2000 ml por día.

Agua libre.La parte del agua del organismo o de los alimentos que no está fuertemente unida con los coloides.

Agua metabólica. Tambien denominada de “combustión”. Se origina en la combustión de los nutrientes. La oxidación de 1 g de carbohidratos, proteínas y grasas proporciona, aproximadamente, 0.60 g , 0.41 g y 1.07 g de agua, respectivamente. En un adulto significa unos 300 ml por día.

Agua, balance 
Es el equilibrio entre ingestión y excreción de agua. La ingestión está controlada por el centro de la sed localizado en el hipotálamo, la excreción por la hormona vasopresina (hormona antidiurética o ADH), secretada por la hipófisis. Esta hormona favorece la disminución de la excreción del agua por el riñón, al aumentar la reabsorción de agua en los túbulos. 
El agua procede de la ingestión como agua libre o formando parte de los alimentos, o tambien como producto del metabolismo oxidativo de los nutrientes. 
El agua se elimina por el riñón (orina), la piel (sudor y perspiración insensible), el pulmón (aire expirado) y el tracto gastrointestinal (saliva y heces). 
El agua insensible, perdida por el pulmón y por la piel, significa el 50% del movimiento del agua, aún sin visible sudoración. 

Agua, compartimentos corporales 
El agua se encuentra en dos principales compartimentos: intracelular y extracelular (intravascular e instersticial). Existen pequeñas cantidades en el líquido cerebral, líquido sinovial, humor vítreo, humor acuoso y linfa.

Agua, fuentes 
La fuente principal es la del agua como tal. La segunda es la que se encuentra en forma de zumos de frutas, leche, infusiones, caldos y bebidas alcohólicas. El resto del agua procede de los alimentos sólidos en los que su contenido varía desde el 95% en algunas frutas y hortalizas, hasta el 5% de las nueces. 

Agua, requerimientos
En el adulto, en términos generales, se considera que es suficiente la cifra de 1 ml/kcal ingerida. Las necesidades de agua aumentan en climas cálidos, con excesivo ejercicio físico, con quemaduras, fiebre y otras situaciones patológicas. La ingesta superior a 1.5 ml/ kcal puede conllevar riesgo de intoxicación por agua. 

Los requerimientos en agua por parte del lactante necesitan especial atención debido al alto porcentaje de agua de su organismo.Los lactantes son más susceptibles a la deshidratación y tienen un alto ritmo metábolico acuoso. Se recomienda, como orientativo término medio de ingesta de agua, cifras de 1.5 ml/kcal.

SOLUCION, OSMOLALIDAD, OSMOLARIDAD

Una solución es una mezcla homogénea de dos componentes.En la solución, los iones están cargados positiva o negativamente y, con frecuencia, el agua proporciona a los iones la carga complementaria. La solución debe ser eléctricamente neutra y los iones deben moverse uno contra otro, anión sobre catión, y catión sobre anión, para crear una atmósfera iónica neutra.

Osmolalidad es la medida del número de osmoles de soluto por kilogramo de solvente.

Osmolaridad es el número de osmoles por litro de líquido.

Así, 1 mmol de un soluto no-polar, p.e.: sacarosa, da una solución de 1 mosmol, 1 mmol de una sal, p.e.: Na Cl, se disocia para dar dos iones, y por tanto, una solución de 2 mosmol.

En los humanos, los principales contribuyentes a la osmolalidad son sodio y sus aniones: cloro, bicarbonato y sulfato, glucosa y urea. La osmolalidad plasmática término medio es de 287 mosmol por kilogramo.


Electrolitos

Son compuestos químicos que disociados en agua se separan en partículas hidratadas que portan cargas eléctricas, denominadas iones. 

Iones positivos (cationes): sodio , potasio, calcio , magnesio
Iones negativos (aniones): cloro, bicarbonato , fosfato, sulfato, lactato, piruvato, acetoacetato
Anfolitos (portan muchas cargas) proteínas, polielectrolitos

Sodio
Principal catión del líquido extracelular del organismo. 

Los requerimientos de sal están controlados por las hormonas suprarrenales y por la respuesta renal a los cambios habidos en la concentración de sodio plasmático.

La hiponatremia reduce la secreción de ADH, que va seguida de una pérdida renal de agua y de la consiguiente corrección.
La hipernatremia origina sed y secundariamente un aumento de la ingesta de agua. 

Apéndice
La materia viva apareció en los mares calientes de la época secundaria.
Nuestras células solo pueden vivir en una solución salada que tenga lasmismas concentraciones de esos mares.
Contenido aproximado de sodio: 1 decigramo por litro
Necesidades de sodio
Dificil hablar de necesidades de sodio
En el adulto: 1.25 mEq/kg de peso (aprox. 2 g / día)
Cloruro sódico: A) Consumo habitual : 8-15 g / día, B) Cubrir necesidades : 3-5 g / día
Sal común : Consumo habitual 10 g / día
Potasio
La mayor parte del potasio se encuentra en el compartimento del líquido celular. La distribución corporal del potasio difiere de la del sodio, los reservorios son, no obstante, similares.

El cociente potasio extracelular / intracelular es importante en el establecimiento de la diferencia de potencial de las membranas celulares.

La homeostasis corporal del potasio está controlada por medio de la filtración renal glomerular y de la excreción tubular. 

Necesidades de potasio
Todos los tejidos animales o vegetales son más ricos en potasio que en sodio. Por tanto, las necesidades casi siempre quedan satisfechas
Consumo habitual : 2-4 g / día 



Etapas del ciclo vital || Crecimiento. Desarrollo. Maduración

Crecimiento. Es el aumento del tamaño de un organismo o algunas de sus partes. Se cuantifica por el incremento del peso, volumen o dimensiones lineales. Se produce por hiperplasia o por hipertrofia. Las principales etapas en el patrón del crecimiento humano son: Lactancia (0-2 años). Se observa un rápido ritmo de crecimiento, durante el primer año triplica el peso de nacimiento y aumenta la longitud en un 50%. Niñez (2-6 años ). Fase de crecimiento estable. Juvenil (6-12 años). Se detecta un ligero aumento de la velocidad de crecimiento, es el estirón a mitad del crecimiento. Adolescencia (12-16 años). Es el período del estirón. La aceleracción del crecimiento está en dependencia, principalmente, de las hormonas sexuales. Comienza con el inicio de la pubertad. 
La valoración del crecimiento es uno de los métodos más sensibles para determinar el estado de salud de una población. Cualquier circunstancia que modifique el estado de salud repercute en el crecimiento. Además de los factores reguladores del crecimiento, los nutrientes juegan un importante papel. Los energéticos están representados por los principios inmediatos: carbohidratos, grasas y proteínas. Otros nutrientes no pueden ser sintetizados por el organismo, por lo que debe adquirirlos del exterior (vitaminas, ácidos grasos esenciales, aminoácidos esenciales, macroelementos y microelementos).

Desarrollo. Resultado de los procesos normales de crecimiento y asimilación. Comprende vertientes anatómicas, fisiológicas, psicológicas, intelectuales, sociales y culturales. El crecimiento y el desarrollo se inician con la concepción y terminan al alcanzar la edad adulta.

Maduración. Proceso por el que se adquiere un desarrollo completo. En los humanos abarca todas las capacidades físicas, orgánicas, emocionales e intelectuales que favorecen a un individuo actuar en su entorno con el mayor nivel posible de competencia. 



Etapas del ciclo vital || Edad ósea

Edad ósea. Edas ósea es la fase de dearrollo o decadencia del esqueleto o de sus segmentos, estudiada por medio de la exploración radiológica, realizando una comparación con imágenes radiográficas de otros indiividuos de igual edad cronológica. El estudio de la maduración ósea es quizás el método más seguro y fiable para evaluar la edad biológica de los individuos.El problema reside en saber cómo se puede medir cada grado de la metamorfosis del esqueleto cartilaginoso y membranoso del feto hasta convertirse en el totalmente osificado del adulto. Los resultados obtenidos del análisis de esos cambios pueden constituir un conjunto de datos prácticos que sirvan de guía o puntos de referencia para conocer en un momento determinado el desarrollo alcanzado por un individuo.
TODD, en 1937, fue el primer autor que mencionó el término "determinadores de la madurez", al referirse a los cambios graduales que experimenta la placa de crecimiento del cartílago durante el proceso de fusión de la epífisis con la diáfisis y que pueden determinarse estudiando placas radiográficas. Así entendido los " determinadores de madurez " serían "modificaciones sucesivas en la densidad y forma del contorno de los huesos cortos y largos, antes y durante el periodo de osificación". Años más tarde, GREULICH y PYLE los denominaron "indicadores de madurez", concepto definido en los siguientes términos :"... aquellos caracteres de determinados huesos que son reconocidos en las radiografías y que por producirse de una manera regular y en un orden definido, marcan su avance hacia la madurez". Aunque la noción de indicador ha evolucionado progresivamente desde sus comienzos, todavía sigue siendo motivo de estudio y se persiste en la búsqueda de un concepto que safisfaga plénamente a los estudiosos del tema.
El METODO TW2-ARAGON(TW2-A) es una adaptación para Aragón del conocido TW2 (TANNER-WHITEHOUSE 2). Este se basa en la definición de unos indicadores de madurez para cada centro de osificación. Pondera la contribución de cada hueso con objeto de que la puntuación total sea la suma de las obtenidas de los huesos del carpo y de los largos y cortos que se estudian.Se hace una valoración de 20 huesos. Todos los huesos se evalúan según unos estadíos madurativos, los cuales tienen una puntuación determinada y con ella se determina finalmente la edad ósea, según resultados de los estudios que obtuvieron los autores del método.Su aplicación a la población infantil de Aragón de los últimos años ha permitido observar que, con igual edad cronológica, la edad ósea de los niños aragoneses no es superponible a de los estudiados en el método original TW2. 

Metabolismo Interno || Metabolismo de los carbohidratos

El cerebro necesita un continuo aporte de glucosa para su normal funcionamiento, aunque, en ocasiones, puede adaptarse a niveles más bajos de los habituales, o incluso utilizar cuerpos cetónicos procedentes del fraccionamiento de las grasas. Los hematíes, también requieren básicamente de la glucosa pasa su metabolismo y funciones. Son importantes ejemplos de tejidos que necesitan una adecuada regulación del mantenimiento de la glucemia, un proceso ciertamente complejo, y en el que intervienen varias vías metabólicas

Las concentraciones de la glucosa en sangre, en adultos, se encuentran habitualmente entre 72.0 - 99.0 mg/100 mL (4.0-5.5 mmol/L). Pero, cuando se ingiere una comida que contiene carbohidratos, las glucemias pueden elevarse hasta 135.0 mg /100 mL, durante un cierto período de tiempo. En una fase de ayuno, pueden ser tan bajas como de 54.0 –, 63.0 mg/100 mL. Si los niveles de glucemia se encuentran alrededor de 180.0 mg /100 mL, como ocurre en la diabetes mellitus, o con niveles más altos, como en algunos individuos en graves situaciones patológicas, llega a aparecer glucosa en la orina (glucosuria).

Varios son los procesos que intervienen en el metabolismo hidrocarbonado, que se presentan a continuación.

Glucolisis
Se denomina glucolisis a un conjunto de reacciones enzimáticas en las se metabolizan glucosa y otros azúcares, liberando energía en forma de ATP. La glucolisis aeróbica, que es la realizada en presencia de oxígeno, produce ácido pirúvico, y la glucolisis anaeróbica, en ausencia de oxígeno, ácido láctico.

La glucolisis es la principal vía para la utilización de los monosacáridos glucosa, fructosa y galactosa, importantes fuentes energéticas de las dietas que contienen carbohidratos. Durante la fase postabsortiva la glucosa procede, además, de otras fuentes. Tras el proceso de absorción intestinal, los azúcares glucosa, fructosa y galactosa son transportados, por la vena porta, al hígado, en donde la fructosa y la galactosa se convierten rápidamente en glucosa. La fructosa puede entrar, directamente en la vía de la glucolisis.

La glucolisis se realiza en el citosol de todas las células. Aunque son muchas las reacciones catalizadas por diferentes enzimas, la glucolisis está regulada, principalmente, por tres enzimas: hexocinasa, fosfofructocinasa y piruvatocinasa, las cuales intervienen en el paso de las hexosas a piruvato. En condiciones aeróbicas, el piruvato es transportado al interior de las mitocondrias, mediante un transportador, en donde es decarboxilado a acetil CoA, que entra en el ciclo del ácido cítrico. En condiciones anaeróbicas, el piruvato se convierte a lactato, que es tranportado al hígado, en donde interviene en el proceso de gluconeogénesis, y pasa de nuevo a la circulación para intervenir en la oxidación de los tejidos y en el ciclo del ácido láctico, o de Cori.

Los oligosacáridos y polisacáridos, no digeridos y no absorbidos en el intestino delgado, llegan al grueso en donde son hidrolizados a monosacáridos por enzimas membranosas secretadas por bacterias, los monosacáridos se convierten a piruvato, que es inmediatamente metabolizado a ácidos grasos de cadena corta, como acetato, propionato, butirato, y a gases, como dióxido de carbono, metano e hidrógeno.

Gluconeogénesis
Gluconeogénesis es el proceso de formación de carbohidratos a partir de ácidos grasos y proteínas, en lugar de hacerlo de carbohidratos. Intervienen, además del piruvato, otros sustratos como aminoácidos y glicerol. Se realiza en el citosol de las células hepáticas y en él intervienen las enzimas glucosa-6-fosfatasa, fructosa 1,6-bifosfatasa y fosfoenolpiruvato carboxicinasa, en lugar de hexocinasa, fosfofructocinasa y piruvato cinasa, respectivamente, que son estas últimas las enzimas que intervienen en la glucolisis.

El aminoácido alanina, transportado del músculo al hígado, puede convertirse en glucosa.

En el tejido adiposo, los acilgliceroles, mediante hidrólisis, pasan continuamente a glicerol libre, que llega al hígado en donde, inicialmente, se convierte en fructosa 1,6 bifosfato y posteriormente en glucosa.

Glucógeno
Glucógeno es un polisacárido, formado a partir de glucosa. En los animales, cuando la glucosa excede sus concentraciones circulantes y no se utiliza como fuente de energía, se almacena en forma de glucógeno, preferentemente en hígado y músculo. La principal función del glucógeno, en el hígado, es la de proporcionar glucosa cuando no está disponible de las fuentes dietéticas. En el músculo suministra aportes inmediatos de combustible metabólico.

Glucogenolisis
Glucogenolisis es el proceso por el que los depósitos de glucógeno se convierten en glucosa. Si el aporte de glucosa es deficiente, el glucógeno se hidroliza mediante la acción de las enzimas fosforilasa y desramificante, que producen glucosa-1-fosfato, que pasa a formar, por medio de fosfoglucomutasa, glucosa-6-fosfato, la cual por la acción de glucosa-6-fosfatasa, sale de la célula en forma de glucosa, tras pases previos a glucosa-1-fosfato y glucosa-6-fosfato

Glucogénesis
Es el proceso inverso al de glucogenolisis. La vía del glucógeno tiene lugar en el citosol celular y en él se requieren: a) tres enzimas, cuales son uridina difosfato (UDP)-glucosa pirofosforilasa, glucógeno sintasa y la enzima ramificadora, amilol (1,4 -> 1,6) transglicosilasa, b) donante de glucosa, UDP-glucosa, c) cebador para iniciar la síntesis de glucógeno si no hay una molécula de glucógeno preexistente, d) energía

Regulación del metabolismo del glucógeno
Es un proceso muy complejo y todavía no bien conocido. En él hay que considerar dos niveles: alostérico y hormonal. El control alostérico depende fundamentalmente de las acciones de las enzimas fosforilasa y glucógeno sintasa. A nivel hormonal, la adrenalina en el músculo y en hígado, y el glucagón, solo en el hígado, estimulan el fraccionamiento del glucógeno. Aunque la acción de la insulina no es bien conocido, al tratarse de una hormona anabólica se asume que estimula la síntesis e inhibe la rotura del glucógeno.

Enfermedades con almacenamiento de glucógeno o tesaurismosis
Una serie de defectos hereditarios en el metabolismo dan lugar a unas enfermedades, por alteraciones enzimáticas, en la que se detecta almacenamiento del glucógeno. Se conocen 9 tipos diferentes de enfermedades:

I. Enfermedad de von Gierke 
Enzima deficiente: glucosa-6-fosfatasa
Afectación: hígado y riñón. Clínica: hepatomegalia, alteraciones del crecimiento, hipoglucemia
II. Enfermedad de Pompe
Enzima deficiente: alfa-(1 - > 4)-glucán-6-glucosiltrasferasa
Afectación: hígado, corazón y músculo. Clínica: insuficiencia cardiorespiratoria, puede ser mortal antes de los 2 años de edad.
III. Enfermedad de Cori
Enzima deficiente: amilo-(1 - >)-glucosidasa
Afectación: hígado y músculo. Clínica: hepatomegalia, alteraciones del crecimiento, hipoglucemia, aunque con menor intensidad que en el tipo I
IV. Enfermedad de Andersen
Enzima deficiente: amilo-(1 - >4, 1 - >6)-glucosiltransferasa
Afectación: hígado. Clínica: cirrosis hepática, puede ser mortal antes de los 2 años de edad.
V Enfermedad de McArdle
Enzima deficiente: fosforilasa
Afectación: músculo. Clínica: cansancio y debilidad muscular
VI. Enfermedad de Hers
Enzima deficiente: fosforilasa
Afectación: hígado. Clínica: hepatomegalia, alteraciones del crecimiento, hipoglucemia, aunque con menor intensidad que en el tipo I
VII. Enfermedad por deficiencia de fosfofructocinasa
Enzima deficiente: fosfofructocinasa. 
Afectación: músculo. Clínica: cansancio y debilidad muscular
VIII. Enfermedad de Tarui
Enzima deficiente: fosforilasacinasa
Afectación: hígado. Clínica: hepatomegalia, alteraciones del crecimiento, hipoglucemia, pero con menor intensidad que en el tipo I.
IX. Enfermedad por deficiencia hepática de glucógeno sintasa
Escasas concentraciones de la enzima realizan alguna biosíntesis de glucógeno

Via de las pentosas fosfato
La vía de las pentosas fosfato, también conocida como vía del fosfoglucanato, es una alternativa para el metabolismo de la glucosa. Se realiza en el citoplasma de células de hígado, glándulas mamarias durante la lactancia, tejido adiposo, glándulas suprarrenales y hematíes.

Las principales funciones de esta vía son: 
a) producción de NADPH, en esta vía no se consume, ni tampoco se produce ATP. Tanto NADP como NADPH se consideran moléculas de alta energía en las que sus electrones se emplean en reacciones de síntesis reductoras.
b) producción de ribosa para la síntesis de nucleótidos y de ácido nucleico.
c) regenenación, en hematíes, de la forma reducida de glutation, un antioxidante.