Digestión y absorción

La digestión fragmenta las proteínas de los alimentos en aminoácidos y en cadenas de dos o tres de ellos, que el intestino delgado absorbe 12.

El páncreas secreta sus proteasas en forma de cimógenos inactivos 1. Las mutaciones del gen SLC6A19, que codifica el transportador de aminoácidos neutros B0AT1, causan la enfermedad de Hartnup 3.

Aminoácidos esenciales y no esenciales

El organismo no puede fabricar nueve de los veinte aminoácidos que forman las proteínas, por lo que estos deben proceder de la alimentación 1.

Son histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina 1.

Transaminación y fosfato de piridoxal

Antes de que la mayoría de los aminoácidos se degraden, unas enzimas que dependen de una forma de la vitamina B6 trasladan su grupo amino a otra molécula 1.

Las aminotransferasas transfieren el grupo α-amino al 2-oxoglutarato, con formación de glutamato y del 2-oxoácido correspondiente 1. Su cofactor es el 5′-fosfato de piridoxal (PLP) 2.

Glutamato deshidrogenasa

En las mitocondrias, una enzima libera en forma de amonio los grupos amino reunidos en el glutamato 2.

La leucina estimula la secreción de insulina en las células beta al activar alostéricamente esta enzima, la GLUD1 5. Ocho niños con síndrome de hiperinsulinismo-hiperamoniemia presentaban, cada uno, una variante heterocigota de GLUD1 en el dominio alostérico 5.

El ciclo de la urea

El hígado convierte el amonio, tóxico para el cerebro, en urea, que se excreta 2.

Ciclo de la ureaHígado; OTC en la matriz mitocondrial; ASS1, ASL y ARG1 en el citosol
1234OrnitinaCitrulinaArgininosuccinatoArginina
  1. OrnitinaCitrulinaOrnitina transcarbamilasa (OTC)Carbamoil fosfatoMatriz; la CPS1, activada por N-acetilglutamato, forma el carbamoil fosfato
  2. CitrulinaArgininosuccinatoArgininosuccinato sintasa 1 (ASS1)Aspartato, ATPCitosol; la citrulina sale de la matriz por ORNT1; el ATP da AMP y difosfato
  3. ArgininosuccinatoArgininaArgininosuccinato liasa (ASL)Libera fumarato, que enlaza este ciclo con el ciclo del ácido cítrico
  4. ArgininaOrnitinaArginasa 1 (ARG1)H2O, Mn2+ (2 por subunidad)Libera urea; la ornitina vuelve a entrar en la matriz por ORNT1 (SLC25A15)

La incidencia de los trastornos hereditarios del ciclo de la urea es de al menos 1 por cada 35 000 a 51 946 nacidos vivos 6. El benzoato sódico, el fenilacetato sódico y el fenilbutirato sódico permiten excretar el nitrógeno por vías alternativas 6.

Fenilcetonuria y cribado neonatal

En la fenilcetonuria hay un déficit de la enzima que convierte la fenilalanina en tirosina 7.

Sin tratamiento, la fenilalanina que se acumula causa un daño cerebral duradero 7. La prevalencia mundial de la fenilcetonuria se estima en 1 de cada 23 930 nacidos vivos 8. El cribado neonatal mide la fenilalanina en gotas de sangre seca obtenidas entre las 24 y las 72 horas de vida 7. El tratamiento combina una dieta con restricción de fenilalanina y suplementos proteicos sin fenilalanina 7. Entre el 25 % y el 50 % de los pacientes responden a la sapropterina, tetrahidrobiopterina sintética 7. El aspartamo se hidroliza en el intestino y libera fenilalanina 9. Su ingesta diaria admisible, de 40 mg/kg de peso corporal, no es aplicable a las personas con fenilcetonuria 9. Cuando la fenilalanina en la sangre de la madre se mantiene por encima de 360 µmol/L durante el embarazo, más del 90 % de los hijos presentan discapacidad intelectual 7.

Esqueletos carbonados: glucosa y cuerpos cetónicos

Una vez separado el nitrógeno, el resto de un aminoácido puede convertirse en glucosa o en cuerpos cetónicos, u oxidarse para obtener energía 1.

Los esqueletos que dan lugar a piruvato, 2-oxoglutarato, succinil-CoA, fumarato u oxalacetato pueden alimentar la gluconeogénesis 1. A partir del acetil-CoA y del acetoacetil-CoA, los mamíferos sintetizan cuerpos cetónicos, pero no una cantidad neta de glucosa 1. La leucina y la lisina son los únicos aminoácidos exclusivamente cetogénicos 1.

Gluconeogénesis a partir del piruvatoMatriz mitocondrial, citosol y retículo endoplásmico del hígado y de la corteza renal
  1. Piruvato
  2. Piruvato carboxilasa (PC), mitocondrialATP a ADP, HCO3−, BiotinaActivada alostéricamente por acetil-CoA; entran dos piruvatos por cada glucosa
  3. Oxalacetato
  4. Malato deshidrogenasa 2 (MDH2), mitocondrialNADH a NAD+Después, el malato atraviesa la membrana mitocondrial interna
  5. Malato
  6. Malato deshidrogenasa 1 (MDH1), citosólicaNAD+ a NADHAporta el NADH citosólico que utiliza la GAPDH
  7. Oxalacetato
  8. Fosfoenolpiruvato carboxicinasa 1 (PCK1), citosólicaGTP a GDPLibera CO2; la PCK2 cataliza la misma reacción en las mitocondrias
  9. Fosfoenolpiruvato
  10. Enolasa 1 (ENO1)H2O
  11. 2-Fosfoglicerato
  12. Fosfoglicerato mutasa 1 (PGAM1)
  13. 3-Fosfoglicerato
  14. Fosfoglicerato cinasa 1 (PGK1)ATP a ADP
  15. 1,3-Bisfosfoglicerato
  16. Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH)NADH a NAD+Libera fosfato
  17. Gliceraldehído 3-fosfato
  18. Aldolasa B (ALDOB)Dihidroxiacetona fosfatoLa DHAP procede de una segunda triosa por la triosa fosfato isomerasa (TPI1)
  19. Fructosa 1,6-bisfosfato
  20. Fructosa-1,6-bisfosfatasa 1 (FBP1)H2OFructosa 2,6-bisfosfatoAMPLibera fosfato; el glucagón disminuye la fructosa 2,6-bisfosfato
  21. Fructosa 6-fosfato
  22. Glucosa-6-fosfato isomerasa (GPI)
  23. Glucosa 6-fosfato
  24. Glucosa-6-fosfatasa (G6PC1), del retículo endoplásmicoH2OSLC37A4 transporta el sustrato a la luz del RE; libera fosfato
  25. Glucosa
CetogénesisMatriz mitocondrial de los hepatocitos
  1. Acil-CoA de cadena larga
  2. varios pasosMalonil-CoAEntrada por la lanzadera de carnitina (CPT1A); después, β-oxidación
  3. Acetil-CoA
  4. Acetil-CoA acetiltransferasa 1 (ACAT1)Acetil-CoATiolasa mitocondrial; condensa dos acetil-CoA y libera CoA
  5. Acetoacetil-CoA
  6. HMG-CoA sintasa 2 (HMGCS2), mitocondrialAcetil-CoA, H2OPaso comprometido; libera CoA; su déficit altera la cetogénesis durante el ayuno
  7. HMG-CoA
  8. HMG-CoA liasa (HMGCL)Libera acetil-CoA; el acetoacetato se descarboxila espontáneamente a acetona
  9. Acetoacetato
  10. 3-Hidroxibutirato deshidrogenasa 1 (BDH1)NADH a NAD+Casi en equilibrio; el cociente de productos refleja el NADH/NAD+ mitocondrial
  11. D-3-Hidroxibutirato