METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS

Relaciones metabólicas de los amino ácidos.

El pool de amino ácidos libre se deriva del recambio de proteínas y de la dieta.

Los amino ácidos son precursores de importantes biomoléculas y participan en gluconeogénesis,

lipogénesis y producción de energía.

Figure 18.1 Metabolic relationships of amino acids. The pool of free amino acids is derived from the degradation and turnover of body proteins and from the diet. The amino acids are precursors of important biomolecules, including hormones, neurotransmitters and proteins, and also serve as a carbon source for central metabolism,

including gluconeogenesis, lipogenesis and energy production.

VITAMINA B6 PARTICIPA EN EL CATABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS

• Transaminasas y amino transferasas usan PP como coenzima.

Figure 18.2 The catalytic role of pyridoxal phosphate. Amino transferases or transaminases use pyridoxal phosphate as a cofactor and involve a pyridoxamine adduct which acts as an intermediate in transfer of an amino group between an α-amino acid and an α-keto acid. (A) Structures of the components involved. The

cofactor, pyridoxal phosphate, is used in a variety of enzyme-catalyzed reactions involving both amino and keto compounds, including transamination and decarboxylation reactions. (B) Transamination involves both a donor α-amino acid (R1), and an acceptor α-keto acid (R2). The products are an α-keto

acid derived from the carbon skeleton of R1 and an α-amino acid from the carbon skeleton of R2.

FUENTES DE NITRÓGENO PARA EL CICLO DE LA UREA

• Hepático.

• Por amino transferasas se forman aspartato y glutamato.

• Cada uno aporta un N para la síntesis de urea.

• Involucra parcialmente el ciclo de Krebs (mitocondrial)

Figure 18.3 Sources of nitrogen atoms for the urea cycle. Nitrogen enters the urea cycle from most amino acids via transfer of the α-amino group to either α-ketoglutarate or oxaloacetate, to form aspartate or glutamate, respectively. Glutamate releases ammonia in the liver through the action of GDH. The ammonia is incorporated into carbamoyl phosphate, and the aspartate combines with citrulline to provide the second nitrogen for urea synthesis. Oxaloacetate and α-

ketoglutarate can be repeatedly recycled to channel nitrogen into this pathway.

BALANCE METABÓLICO DE NITRÓGENO

• Resulta del equilibrio entre las fuentes de nitrógeno y su utilización.

Figure 18.6 Balance in ammonia metabolism. The balance between production and utilization of free ammonia is critical for maintenance of health. This figure summarizes the sources and pathways that use ammonia. Although most of these reactions occur in many tissues, urea synthesis is restricted to the liver. Glutamine and

alanine function as the primary transporters of nitrogen from peripheral tissues to the liver.

EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS SE RELACIONA CON VARIAS VÍAS METABÓLICAS

• Muchos amino ácidos pueden aportar componentes a gluconeogénesis y

cetogénesis.

Figure 18.9 Amino acid metabolism and central metabolic pathways. This figure summarizes the interactions between amino acid metabolism and central metabolic pathways. The amino acids marked with an asterisk are ketogenic only. PEP: phosphoenolpyruvate.

DEGRADACIÓN DE LAS CADENAS DE ÁTOMOS DE CARBONO DE LOS AMINO ÁCIDOS.

• Los amino ácidos alifáticos se catabolizan a acetil CoA, aceto acetato y propionil

CoA.

Figure 18.10 Degradation of branched-chain amino acids. Metabolism of the branched-chain amino acids produces acetyl-CoA and acetoacetate. In the case of valine and isoleucine, propionyl-CoA is produced and metabolized, in two steps, to succinyl-CoA (see Fig. 14.5). *The branched chain amino acid dehydrogenases are

structurally related to pyruvate dehydrogenase and α-ketoglutarate dehydrogenase, and use the cofactors: thiamine pyrophosphate, lipoic acid, FAD, NAD+ and CoA.

DEGRADACIÓN DE LAS CADENAS DE ÁTOMOS DE CARBONO DE LOS AMINO ÁCIDOS.

• Los amino ácidos aromáticos se catabolizan a precursores glucogénicos y cetogénicos.

• Una parte de Trp se convierte en ácido nicotínico.

Figure 18.11 Catabolism of aromatic amino acids. This figure summarizes the catabolism of the aromatic amino acids, illustrating the pathways that lead to ketogenic and glucogenic precursors derived from both tyrosine and tryptophan. *Both pyruvate and fumarate link to net glucose synthesis. They constitute the gluconeogenic portions

of the metabolism of these amino acids. A small fraction of Trp is converted to nicotinic acid (see Chapter 21).

DEGRADACIÓN DE LAS CADENAS DE ÁTOMOS DE CARBONO DE LOS AMINO ÁCIDOS.

• El metabolismo normal de la fenilalanina requiere su hidroxilación a tirosina.

• Luego tirosina se convierte en varias biomoléculas importantes.

Figure 18.12 Degradation of phenylalanine. In order to enter normal metabolism, phenylalanine must be hydroxylated by the enzyme, phenylalanine hydroxylase. A defect in this enzyme leads to phenylketonuria (PKU). Tyrosine is a precursor of acetyl-CoA and fumarate, catecholamine hormones, the neurotransmitter dopamine, and

the pigment melanin. DOPA: dihydroxyphenylalanine.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

1. Reacción del glutamato monosódico:

Características:

Mujer de 30 años de edad, experimentó repentino dolor de cabeza, sudoración, y náuseas luego de comer en un restaurante oriental. Sintió debilidad, calor en la cara y torso superior. Los síntomas cesaron a los 30 min.

Comentario:

Síntomas similares a los de un resfrío, antes descritos como “el síndrome del restaurante chino”, se atribuyen a que el glutamato monosódico afecta el GABA (inhibidor del CNS). Efectos pasajeros excepto en individuos sensibles.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

2. Enfermedad de Parkinson:

Características:

Hombre de 60 años de edad notó un temblor ocasional en su brazo izquierdo cuando miraba televisión. También notó unos calambres ocasionales en la pierna izquierda. Se le diagnosticó Parkinson y se prescribió un medicamento con DOPA y con inhibidor de MAO. Sus síntomas mejoraron pero luego sufrió efectos secundarios, como movimientos involuntarios.

Comentario:

La enfermedad de Parkinson se debe a la muerte de neuronas productoras de dopamina. Los agentes dopaminérgicos tienen efectos secundarios.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

3. Hiperamonemia hereditaria:

Características:

Niña de 5 meses con vómitos repetitivos y dificultad para ganar peso. También presenta períodos alternos de irritabilidad y letargia. Mostró un EEG anormal, amonemia de 550 mg/dL (normal:15-88), glutaminemia elevada, citrulinemia disminuida. Orotato (precursor de pirimidina) en orina.

Comentario:

La infante recibió fenilacetato, benzoato y arginina IV y mejoró. Se determinó una actividad de ornitina transcarbamoilasa 10% menor a lo normal.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

4. Homocistinuria:

Características:

Hombre de 23 años, alto, dedos alargados, y dislocación de cristalino, fue admitido con una trombosis venosa profunda luego de un viaje transatlántico. Metioninemia y homocisteinemia elevados.

Comentario:

En homocistinuria hay un riesgo aumentado de eventos trombóticos lo que se puede reducir con antiplaquetarios como aspirina y pirimadol y reduciendo los niveles de homocisteína. En el catabolismo de metionina, homocisteína se convierte en cistationina y luego en cisteína. Las deficiencias de cistationina sintetasa mejoran con piridoxina (su cofactor) o restricción en consumo de proteínas.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

5. Homocistinuria 2:

Características:

Hombre de 21 años, sufrió pérdida de habla y debilidad en el lado derecho. Se diagnosticó con choque isquémico y se trató con terapia anticoagulante. Mostró elevada homocisteinemia. Mejoró con una dieta y suplemento de vitaminas B6 y B12.

Comentario:

Homocistinuria es una enfermedad autosómica recesiva rara que produce retardo mental, problemas ópticos, choques trombóticos y enfermedad coronaria aun a edad temprana. Se debe a una cistationina sintetasa deficiente.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

7. Albinismo:

Características:

Niño nacido a término de padres sanos, sin pigmentación, ojos azules, cabello casi blanco. Carece de la tirosinasa, enzima que participa en la síntesis de melanina.

Comentario:

Estos pacientes son muy sensibles a la luz y la radiación UV.

ALGUNAS ANORMALIDADES EN EL METABOLISMO DE AMINO ÁCIDOS.

8. Cistinuria:

Características:

Hombre de 21 años con dolor en el lado derecho y en la espalda. Luego se detectaron piedras renales, arginina, lisina y cistina en la orina.

Comentario:Enfermedad autosómica recesiva. Reabsorción renal de

amino ácidos básicos está alterada. Cisteína se oxida expontáneamente a cistina. Se evita el consumo de metionina (precursor de cistina) y mucho consumo de líquidos.