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Universidad Nacional del Litoral Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas METABOLISMO DEL ALCOHOL ETILICO Cátedra de Química Biológica Dra. María Eugenia Oliva Dra. Alejandra Fortino Dra. María del Rosario Ferreira Dra Adriana Chicco Dra Yolanda B. Lombardo 2018 2 ÍNDICE I. INTRODUCCIÓN II. ABSORCION, DIFUSION Y EXCRECIÓN DEL ETANOL 1. ABSORCION 2. DIFUSIÓN 3. EXCRECIÓN III. METABOLISMO DEL ETANOL 1. METABOLISMO OXIDATIVO 1.1 Estómago 1.2 Hígado 1.3 Características particulares de las enzimas involucradas en la oxidación del alcohol 2. VÍAS ALTERNATIVAS 2.1. Esterificación 2.2. Conjugación 3. VELOCIDAD DE METABOLIZACIÓN. 3.1. Factores que modifican la velocidad de metabolización del alcohol 3.2- Adaptación metabólica (Tolerancia) 3.3- Interacción alcohol-fármacos IV. CONSECUENCIAS GENERALES DE LA METABOLIZACIÓN DEL ALCOHOL 1. ALTERACIÓN DEL ESTADO REDOX 1.1. Relaciones redox: exceso de NADH2+ 1.2. Re-oxidación del NADH2+ 2. INCREMENTO DE ACETALDEHÍDO 3. ALTERACIONES MORFOLÓGICAS DE LAS MITOCONDRIAS 4. HÍGADO GRASO 5. HEPATOMEGALIA 6. DEPÓSITO DE COLÁGENO (FIBROSIS) V. EFECTOS DE LA INGESTA DE ALCOHOL AGUDA Y CRÓNICA SOBRE LAS PRINCIPALES VÍAS METABÓLICAS 1. METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO. 1.1. Efectos del etanol administrado en forma aguda 1.2. Efectos del etanol administrado en forma crónica 2. METABOLISMO LIPÍDICO 2.1. Vías implicadas en la génesis del hígado graso 2.1.1. Efectos del etanol administrado en forma aguda 2.1.2. Efectos del etanol administrado en forma crónica 2.2. Mecanismos de la hiperlipemia inducida por ingesta de etanol 2.2.1. Efectos de la ingesta aguda de etanol sobre los lípidos séricos 2.2.2. Efectos de la ingesta crónica del alcohol sobre los lípidos séricos 2.3. Interrelación entre lípidos séricos y hepáticos durante el proceso de injuria del hígado alcohólico. 3. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Y SÍNTESIS PROTEICA. VI. MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA MAYOR SINTESIS Y MENOR OXIDACION DE ACIDOS GRASOS HEPATICOS POR CONSUMO DE ALCOHOL. 1. EFECTO DEL ETANOL SOBRE LA OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS 2. EFECTO DEL ETANOL SOBRE LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS 3 I. INTRODUCCIÓN El metabolismo del alcohol etílico se ha incorporado al estudio de la Química Biológica, dado que es capaz de actuar junto a las vías metabólicas de los principios nutricios. Por años se exaltaron las virtudes de las bebidas alcohólicas y su uso social se asoció a una vida placentera. Más aún, se postuló que cuando el consumo se realizaba en cantidades moderadas podría ejercer efectos beneficiosos para la salud. Estudios epidemiológicos indicaron, tiempo atrás, un efecto protector del consumo moderado de alcohol en las enfermedades coronarias. Sin embargo deben evaluarse cuidadosamente en estas investigaciones otras condiciones que acompañan al consumo del etanol y podrían también dar cuenta de los efectos benéficos encontrados. Actualmente el etanol es considerado como una droga. El abuso de su consumo (alcoholismo) trae aparejado tanto problemas de salud como consecuencias sociales. A los efectos observados a nivel de sistema nervioso central (alteración del comportamiento) se suman alteraciones cardiovasculares, gastrointestinales y hepáticas, entre otras. El consumo crónico de alcohol además alteraciones metabólicas (hiperlipemia, hígado graso, etc) también se asocia al riesgo de desarrollar ciertos tipos de cáncer (ej. esofágico y pancreático) y el abuso durante la vida intrauterina conduce al Síndrome alcohólico fetal (retardo mental, macrocefalia, defectos cardíacos, etc). El Ministerio de Salud de la Nación ha revisado los lineamientos para una alimentación saludable a través de las Guías Alimentarias para la Población Argentina (GAPA 2016). Dichas guías constan de 10 mensajes principales, cada uno de los cuales se complementan con mensajes secundarios (MS) y claramente establecen: MENSAJE 10: “EL CONSUMO DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS DEBE SER RESPONSABLE. LOS NIÑOS, ADOLESCENTES Y MUJERES EMBARAZADAS NO DEBEN CONSUMIRLAS. EVITARLAS SIEMPRE AL CONDUCIR” 1° MS: Un consumo responsable en adultos es como máximo al día, dos medidas en el hombre y una en la mujer. 2° MS: El consumo no responsable de alcohol genera daños graves y riesgos para la salud. Los argumentos por los cuales el alcohol podría ser considerado como un principio nutricio se basan en que su oxidación completa a CO2 y H2O produce 7,1 Kcal/g (29,7kJ/g). Esto señalaría su aparente aptitud para prescindir del consumo o requerimiento de otros principios alimenticios, es decir, de actuar como un alimento de ahorro capaz de reemplazar a grasas y glúcidos. Sin embargo, a priori y antes de profundizar el estudio del metabolismo del etanol es necesario tener en cuenta algunas consideraciones importantes por las cuales no puede ser considerado como nutriente: a. El valor calórico sólo es tal cuando se trata de un consumo moderado donde la metabolización conduce a su utilización energética en el ciclo de Krebs. En la mayoría de las bebidas alcohólicas no existen otras fuentes energéticas o nutricionales importantes, de ahí la expresión “calorías vacías”. b. Mientras los carbohidratos pueden ser acumulados como glucógeno (en hígado y en tejido muscular) y la grasa como triglicéridos (en tejido adiposo) para ser usados cuando se lo requiera, el alcohol no se almacena y tampoco existe regulación que ajuste su oxidación a las necesidades celulares. c. El metabolismo de los principales nutrientes está bajo control hormonal (insulina, glucagón, leptina, catecolaminas, hormonas tiroideas), en general hay muy poca regulación hormonal capaz de actuar sobre la eliminación del alcohol. d. El consumo excesivo conduce a la utilización de otras vías mediante un proceso denominado “biotransformación”, común a un conjunto de sustancias denominadas xenobióticos (vegetales, ambientales, fármacos, etc) tendiente a la inactivación y eliminación del compuesto. Sin embargo puede ocurrir que en dicho proceso se generen compuestos altamente tóxicos, incluso más tóxicos aún que el compuesto original, situación que se refleja en el acetaldehído producto del etanol. 4 Por todo lo antes expresado el resultado de la metabolización del alcohol etílico es complejo: a- Constituye una fuente de energía. b- Puede influir de manera substancial en el metabolismo intermedio e interferir en el metabolismo de fármacos y nutrientes. c- Algunos de los productos formados en su metabolismo son claramente tóxicos y afectan órganos vitales (Fig. 1) Figura 1. Principales órganos afectados por el consumo de etanol. II- ABSORCION, DIFUSION Y EXCRECIÓN DEL ETANOL 1. ABSORCIÓN El alcohol contenido en las bebidas se absorbe rápidamente a nivel de estómago (20-30%) y en las primeras porciones de intestino delgado a nivel de duodeno y yeyuno (70-80%). El pico máximo de la alcoholemia se sitúa entre 30 y 60 minutos después de la ingestión. Factores que afectan la absorción del alcohol El alcohol cruza las membranas biológicas por difusión pasiva, a favor de un gradiente de concentración: cuanto mayor es la concentración de alcohol, más rápida es la absorción. Paralelamente, la rápida remoción del alcohol desde los sitios de absorción producida por un eficiente flujo sanguíneo, ayuda a mantener el gradiente de concentración y promover su absorción. Dado que la absorción desde el duodeno y el yeyuno es más rápida que la observada en el estómago, la velocidad de vaciado gástrico es un importante determinante de la velocidad de absorción. La presencia de comida en el estómago retarda el vaciado gástrico y así reduce la velocidad de absorción del alcohol, de allí el concepto de NO BEBER CON EL ESTOMAGO VACIO. Cuando se suministra oralmente los picos de alcohol en circulación resultan mayores si se ingiereen una simple dosis que en varias dosis pequeñas, probablemente debido a que el gradiente de concentración es mayor en el primer caso. En general, no hay grandes variaciones en las velocidades de absorción del etanol para una misma dosis que provenga de diferentes tipos de bebidas 5 alcohólicas, pero se estima que la presencia de anhídrido carbónico (CO2) acelera la absorción (vinos espumantes, adición de gaseosas, etc.). Las proteínas y grasas parecen disminuirla (hasta un 10%) mientras que los azúcares simples (gaseosas, jugos, etc) posiblemente favorecerían su absorción, al igual que las esencias contenidas en las bebidas alcohólicas. El alcohol tiene propiedades irritantes y su alta concentración es causa de erosiones superficiales, hemorragias y parálisis de las células del estómago, lo cual disminuye su absorción. 2. DIFUSIÓN El etanol es una molécula anfipática pequeña, posee un coeficiente de partición de 0,5 aunque en el organismo se distribuye con mayor facilidad en los medios acuosos que en los lipídicos, es por ello que su distribución es análoga a la del agua corporal. Puede circular libremente, no hay en el plasma proteínas de unión al alcohol y puede atravesar las membranas biológicas. Cruza sin dificultad la barrera placentaria y la barrera hematoencefálica. Con idéntica facilidad, el etanol accede a los pulmones desde el torrente sanguíneo y se vaporiza en el aire a una velocidad constante, siendo por ello posible determinar la concentración sérica desde los niveles contenidos en el aire exhalado. Cuantitativamente la vía de ingreso más importante proviene de la absorción por el tracto digestivo. El alcohol absorbido es captado en su casi totalidad por el hígado (vía vena porta). Como este órgano posee una capacidad limitada para su metabolización, el excedente pasa a la circulación general (alcoholemia) y difunde rápidamente en los espacios intra y extracelulares. La especificidad del hígado se ve influenciada por la ausencia de capacidad de almacenamiento y de regulación que ajuste la oxidación del alcohol a las necesidades celulares. La concentración en el punto de equilibrio del alcohol en un tejido depende principalmente de su contenido de agua, la velocidad del flujo sanguíneo y la masa de ese tejido. Sin embargo la relación con el tenor acuoso no es directa, existen otros factores estructurales y de composición lipídica, mineral, etc., que pueden modificarla. La misma dosis de alcohol por unidad de peso corporal puede producir diferentes concentraciones de alcohol en diferentes individuos, dado que existe una gran variación en la proporción de grasa y agua en los cuerpos. En general la mujer tiene un menor volumen de distribución (mayor porcentaje en grasa corporal) que los hombres cuando se da la misma dosis de alcohol por gramo de peso corporal, por lo cual se produce un pico de alcohol en circulación mayor. Sin embargo estas diferencias desaparecen cuando se consideran por litro de agua corporal. 3. EXCRECIÓN Cuantitativamente la excreción de etanol es escasa y corresponde al excedente no metabolizado. No se elimina por heces, sí por orina, en forma libre (sin transformación alguna) o conjugado (glucurónico o sulfurónico), por vía pulmonar y secreción salival. Esto depende de la cantidad de alcohol ingerido en un tiempo dado, para dosis moderadas es 2 a 4 % y para cantidades mayores puede alcanzar 10%. Cuando se ingiere alcohol en cantidades masivas puede aparecer en lágrimas y sudor. El test que analiza el aire expirado para estimar la concentración del alcohol depende de la difusión del etanol desde la sangre de la arteria pulmonar al espacio aéreo de los alveolos. Figura 2. Resumen de las vías principales de absorción y eliminación del etanol 6 . III- METABOLISMO DEL ALCOHOL Un 94 a 98 % del alcohol ingerido es OXIDADO en el organismo, siendo el hígado el órgano que lo metaboliza en su mayor parte, en menor grado el estómago, mucosa intestinal, riñón y mucho menos los demás tejidos. 1. METABOLISMO OXIDATIVO En términos generales el etanol sufre una primera oxidación a acetaldehído y una posterior a acetato. 1.1- Estómago Una pequeña parte del alcohol que es ingerido puede ser oxidado en el estómago por la enzima alcohol deshidrogenasa (ADH), isoenzima clase I y III. Este primer paso del metabolismo puede modular la toxicidad del etanol, dado su eficiencia en determinar la biodisponibilidad del mismo. Este paso de oxidación en la mucosa gástrica puede ser considerado como una barrera protectora que reduce la carga de alcohol que llega al hígado cuando se ingieren cantidades pequeñas. En el estado de ayuno el alcohol pasa rápidamente desde el estómago al duodeno, lo cual minimiza el metabolismo de este primer paso y contribuye al aumento del alcohol en circulación cuando se compara con el estado alimentado. Hay drogas utilizadas por individuos con patologías comunes del estómago (cimetidina, ranitidina) o la aspirina que inhiben la actividad de la ADH estomacal y así decrecen el primer paso del metabolismo del alcohol aumentando la concentración en circulación. 1.2- Hígado 7 Los dos primeros pasos del metabolismo del etanol son de naturaleza oxidativa y consisten en la formación sucesiva de acetaldehído y acetato (Fig. 3). El tercer paso consiste en la metabolización del acetato por el propio hígado, aunque una parte pasa por la circulación sanguínea a otros tejidos. Figura 3. Esquema del metabolismo oxidativo del etanol a acetato en hígado Paso 1: El etanol es metabolizado a acetaldehído en el hígado por tres vías enzimáticas diferentes. a. Alcohol deshidrogenasa (ADH): esta vía es responsable de la MAYOR PARTE de la oxidación del etanol. La ADH constituye una familia de enzimas con isoformas expresadas mayoritariamente en el hígado pero también en otros tejidos, incluyendo la mucosa gástrica, que contribuyen a la oxidación global del etanol. La isoforma localizada en el citosol es la principal involucrada en esta oxidación. La reacción es reversible y requiere NAD+ para aceptar los equivalentes de reducción a partir del alcohol. Como resultado el etanol es oxidado a su producto el acetaldehido b. Sistema microsomal de oxidación del etanol (SMOE o MEOS): es la segunda vía importante de metabolización del etanol, utilizando una monooxigenasa u oxidasa de función mixta, el citocromo P4502E1 (CPY2E1), NADPH2 + y O2. La actividad de CYP2E1 se ve inducida en alcoholismo crónico (su actividad puede aumentar de 4 a 10 veces); la inducción de este paso contribuye a la tolerancia metabólica al etanol observada en los alcohólicos. En personas normales esta vía contribuye en menos del 10% a la oxidación total, pero en alcohólicos crónicos puede dar cuenta de un 30%. De la misma manera que sucede con la ADH, esta vía se lleva a cabo de manera primaria en los hepatocitos. Existen al menos 10 isoformas de la CYP2E1 y diferentes xenobióticos también son sustratos para CYP2E1. 8 c. Catalasa: enzima localizada en los peroxisomas. Esta vía es capaz de oxidar etanol SOLO SI DISPONE DE UN SISTEMA QUE GENERE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO, razón por la cual en condiciones fisiológicas no tiene un rol significativo. Paso 2 El acetaldehído formado por la oxidación del etanol es altamente tóxico, por lo cual el hígado lo convierte rápidamente en acetato en condiciones normales. Este paso está catalizado por la enzima aldehído deshidrogenasa (ALDH), utilizando el NAD+ como cofactor, es irreversible. Se han descripto isoenzimas de ALDH, siendo la mitocondrial la de mayor afinidad para acetaldehido y por tanto la más activa. La mayor parte del acetaldehido producido por la oxidación del alcohol es oxidado en el hígado a acetato, por lo cual los niveles de acetaldehido circulante son bajos en condiciones normales. El acetaldehído puede ser oxidado por otras enzimas tales como aldehído oxidasa, xantino oxidasay CYP2E1, pero su contribución es insignificante. Paso 3 La mayor parte del acetato producido por la oxidación del acetaldehido deja el hígado y circula por sangre hacia los tejidos periféricos, principalmente músculo, donde es convertido en un metabolito clave: acetil-CoA. Así, los átomos de carbono provenientes del alcohol pueden convertirse en los mismos productos producidos por la oxidación de carbohidratos, grasas y ciertos aminoácidos: CO2, ácidos grasos, cuerpos cetónicos y colesterol. El producto que se forma dependerá del estado energético y nutricional, y de las condiciones hormonales. 1.3 Características particulares de las enzimas involucradas en la oxidación del alcohol a) Alcohol deshidrogenasa (ADH) La ADH es una enzima que contiene zinc, consistente en 2 subunidades. En humanos constituye un sistema complejo, constituido por 5 isoenzimas (clases I al V) que comparten 60-70% de la identidad aminoacídica. La enzima no es específica para etanol, tiene especificidad para diferentes sustratos y oxida muchos alcoholes primarios y secundarios. Sus funciones son: - oxidar el alcohol endógeno producido por microorganismos en el intestino, - oxidar el etanol exógeno y otros alcoholes consumidos en la dieta, - oxidar sustratos involucrados en el metabolismo de los esteroides y de ácidos biliares. Está localizada en la fracción citosólica de la célula y se encuentra en grandes cantidades en el hígado, seguido por el tracto gastrointestinal, riñón, mucosa nasal, testículos y útero. Las isoformas clase I de la ADH juegan el rol principal en la oxidación del etanol. La ADH está presente en bajas cantidades en el hígado fetal y elimina el etanol muy lentamente debido a la maduración tardía de este gen. Este aspecto resulta particularmente importante para ser tenido en 9 cuenta en relación a la recomendación de evitar el alcohol durante el embarazo (mensaje 10 GAPA). La presencia de muchas isoformas (con diversidad en sus propiedades), contribuye probablemente a la diferente capacidad para metabolizar el alcohol que exhibe la población humana. Al presente, no hay asociaciones claras entre las isoenzimas de la ADH y el desarrollo de la enfermedad alcohólica crónica, la susceptibilidad por las acciones del alcohol o la propensión a consumir etanol. Regulación de la ADH: El control de la ADH es complejo y depende de 1- La disociación del producto NADH2 + 2- Está sujeta a inhibición por NADH2 + y acetaldehído 3- Está sujeta a inhibición por altas concentraciones de etanol La oxidación del alcohol está generalmente limitada por el máximo de la capacidad de la ADH, así la oxidación del etanol resulta inhibida en proporción directa a la potencia de los inhibidores de la enzima. La cantidad de ADH en el hígado es mayor en el estado alimentado que en el ayunado, lo cual juega un rol importante en el incremento de la velocidad de oxidación del etanol en el estado alimentado. b) Citocromo P450 Los citocromos P450 (cit P450) son una familia de enzimas (hemoproteínas) involucradas en la oxidación de esteroides, ácidos grasos y numerosos xenobióticos. Elevados niveles de citP450 se encuentran en el hígado, sobre todo en el retículo endoplásmico (fracción microsomal) y algunos también en la mitocondria. Este citocromo funciona en conjunción con otras enzimas microsomales como la NADPH-citP450 reductasa y citocromo b5. Hay muchas isoformas del cit P450, y se agrupan en familias basadas en la homología de sus secuencias. El CYP2E1 es la isoforma del cit P450 que tiene mayor actividad en la oxidación del etanol a acetaldehído, aunque puede oxidar muchos otros compuestos incluyendo la acetona, benzeno, otros alcoholes, drogas y xenobióticos. El Km del CYP2E1 para el alcohol es de 10 mM, 10 veces más grande que el Km de la ADH para el etanol. A bajas concentraciones de alcohol CYP2E1 puede contribuir en un 10% del total de alcohol metabolizado por el hígado. Sin embargo, en vista de su alto Km, la relevancia de CYP2E1 en la oxidación del alcohol aumenta a medida que la concentración de alcohol circulante se incrementa. Dado que diferentes xenobioticos son también sustratos para CYP2E1, un incremento en la expresión de CYP2E1 en hígado de alcohólicos puede tener un mayor impacto en la producción de metabolitos tóxicos. Un hecho importante es que en la vía de oxidación del etanol por CYP2E1 se pueden producir distintas especies de oxigeno reactivas (ROS) que contribuirían al daño hepático inducido por etanol. c) Catalasa La catalasa, otra enzima que contiene hemo, se encuentra en la fracción peroxisomal de la célula. Su acción principal es catalizar la remoción de H2O2 pero también puede oxidar alcohol. Este paso está limitado por la baja generación de H2O2 producido en condiciones celulares fisiológicas y parece tener un rol insignificante en la oxidación del alcohol por el hígado. Sin embargo, el metabolismo del alcohol a acetaldehído en el cerebro ha cobrado importancia en estudios científicos. Se ha demostrado que la catalasa está presente en los peroxisomas del cerebro y jugaría un rol en la oxidación de alcohol a acetaldehído en este órgano. Diferentes efectos del etanol sobre el sistema nervioso central son mediados por el acetaldehído y, aunque la circulación del mismo sea baja, se ha sugerido que el acetaldehído derivado de esta vía jugaría un rol importante en el desarrollo de la tolerancia al alcohol. d) Aldehído deshidrogenasa (ALDH) En el hígado la familia de las ALDH comprende isoformas ubicadas en diferentes compartimentos celulares. La ALDH mitocondrial de bajo Km oxida la mayor parte del acetaldehído producido por 10 oxidación del alcohol, sin embargo en el hígado humano la ALDH de clase I (citosólica) también parece tener alguna contribución. En individuos normales, la capacidad de la ALDH para remover el exceso de acetaldehído excede la capacidad de generación del mismo a través de los diferentes pasos de oxidación del alcohol. En consecuencia, los niveles circulantes de acetaldehído son muy bajos. Isoenzima Km Ubicación Clase I intermedio Citosol Clase II Bajo Matriz mitocondrial Clase III elevado Membrana mitocondrial externa, Microsomas, Citosol En personas sensibles al alcohol la enzima mitocondrial es menos activa (debido a la sustitución de un solo aminoácido) y el acetaldehído se transforma solo por la enzima citoplasmática. Como ésta tiene un Km más elevado solo alcanza una velocidad considerable a altas concentraciones de acetaldehído; así una mayor cantidad de este producto pasa a sangre y produce efectos tales como rubor facial y aceleración cardíaca (taquicardia) aún después de ingerir pequeñas cantidades de etanol. El consumo crónico de etanol conduce a la disminución de la oxidación del acetaldehído por disminución de la actividad enzimática o por daño mitocondrial. Figura 4. Esquema general de metabolización del etanol incluyendo hígado, músculo esquelético y tejido adiposo 2. VÍAS ALTERNATIVAS DE METABOLIZACIÓN DEL ETANOL 2.1. Esterificación: Aunque muy minoritaria, el etanol puede utilizar otra vía metabólica adicional reaccionando con ácidos grasos diversos para formar los correspondientes ésteres etílicos (EEAG o FAEE) en tejidos periféricos. Es un camino NO OXIDATIVO catalizado por la sintetasa de éster etílico de ácidos grasos para producir acil-ester de ácido graso. Esta enzima presenta alta concentración y es muy activa en el 11 hígado y el tejido pancreático, por ello se incluyen entre los órganos sensibles a los efectos del etanol. CH3 - CH2 - OH + CH3 – (CH2)n – COOH CH3 – (CH2)n – COO – CH2 – CH3 Estos ésteres son sintetizados en el retículo endoplásmico, transportados a la membrana plasmática y luego removidos desde las células por uniones a lipoproteínas y albúmina que lostransportan en la circulación. Cuando el metabolismo oxidativo del alcohol es bloqueado, hay un aumento en la formación de EEAG y se acumulan tanto en la membrana plasmática como en las membranas de las organelas (incluyendo mitocondrias y lisosomas) ejerciendo un impacto negativo sobre la actividad de las mismas. De este modo resultan tóxicos, inhiben el DNA y la síntesis de proteínas. 2.2. Conjugación Permite que el etanol o sus derivados se unan a metabolitos endógenos, convirtiéndose en productos más polares que pueden ser excretados por bilis o por orina. Los procesos pueden involucrar conjugación con glucurónico, sulfato, glutatión, metilación y acilación. Glucuronidación: el etanol puede reaccionar con el ácido glucurónico para formar etil-glucuronido. Este conjugado soluble es rápidamente excretado por orina. UDP-glucurónico + CH3-CH2-OH UDP + CH3-CH2-O-glucurónico 3. VELOCIDAD DE METABOLIZACIÓN DEL ALCOHOL. 3.1. Factores que influyen en la metabolización del alcohol Sexo: La mujer en general tiene un menor volumen de distribución de alcohol que el hombre dado su mayor porcentaje en grasa corporal. Las mujeres tienen un pico de alcohol en circulación mayor que los hombres cuando se da la misma dosis de alcohol por gramo de peso corporal, pero existen velocidades de eliminación semejante para ambos cuando se expresa como g/hora. Se ha postulado también que la ADH estomacal en mujeres es menos eficiente, lo que contribuiría a un mayor nivel de alcohol en sangre. Edad: Los hígados fetales eliminan el etanol muy pobremente, lo cual puede tener consecuencias perjudiciales (Síndrome alcohólico fetal). Estudios en animales muy jóvenes han encontrado baja velocidad de eliminación asociado a bajo nivel de expresión de enzimas involucradas en su metabolismo (ADH y CYP2E1). También existiría un descenso en la eliminación con la edad avanzada, posiblemente causado por una reducción de la masa hepática o el contenido de agua corporal. Raza: Algunos estudios sugieren diferencias en la eliminación del etanol asociadas a la raza o etnia que podría explicarse por diferentes isoformas de ADH o ALDH con distinta actividad. La intolerancia se produciría por aumento de acetaldehído como consecuencia del desfasaje entre la actividad de ambas enzimas (mayor actividad de ADH y/o menor actividad ALDH). Comida: El metabolismo del etanol es mayor en los estados alimentados en comparación con los estados de ayuno, dado que los niveles de ADH son mayores y la habilidad de los sistemas de lanzaderas para transportar equivalentes de reducción a la mitocondria se ve incrementada. La comida puede también incrementar el flujo sanguíneo hepático. Alcoholismo: El consumo excesivo de alcohol incrementa la velocidad del metabolismo, sin embargo cuando el daño hepático es avanzado disminuye la velocidad de metabolización del etanol. Drogas: Agentes que inhiben o compiten por las enzimas de la oxidación, o que inhiben la cadena respiratoria decrecen la velocidad de eliminación del etanol. 3.2- Adaptación metabólica (Tolerancia) 12 El alcoholismo, en ausencia de enfermedad hepática, a menudo presenta un incremento en la velocidad de eliminación del etanol que se define como tolerancia metabólica o adaptación. La tolerancia en etilistas crónicos se ha atribuido a una adaptación del sistema nervioso central. Teniendo en cuenta que la ADH no es inducible y que la capacidad de los sistemas de lanzaderas y el transporte de los equivalentes de reducción a la mitocondria no se altera por el consumo crónico de alcohol, la teoría principal que explica la adaptación metabólica postula que está asociada a los incrementados niveles de CYP2E1. 3.3- Interacción alcohol-fármacos a) Drogas que compiten con el metabolismo por CYP2E1 (fig. 5): La degradación de este tipo de fármacos puede resultar afectada de dos maneras: Si se trata de una persona que no consume alcohol de manera habitual se originará la competencia por el sistema oxidativo, el alcohol inhibirá el metabolismo de estos fármacos y por lo tanto prolongará la vida-media de los mismos. El efecto del fármaco será superior. Dado que CYP2E1 es inducido luego del consumo crónico de alcohol, si se trata de un consumidor crónico que deja de ingerir alcohol durante la administración del fármaco, el sistema CYP2E1 estará ya inducido lo que estimulará el metabolismo de los fármacos disminuyendo su vida media. El efecto del fármaco será menor. Figura 5 Existen muchas interacciones intermedias entre los dos extremos citados, lo que complica la deducción de los resultados finales. El CYP2E1 también es activo en la oxidación de muchos productos químicos a intermediarios reactivos (ej. Tetracloruro de carbono, benzeno, nitrosaminas, halotano), por lo cual la toxicidad de estos agentes aumenta con el consumo de etanol. b) Drogas que inhiben la actividad enzimática: El disulfiram (Antabuse o Antabus) es el fármaco más conocido ya que ha sido utilizado como tratamiento para evitar el consumo en alcohólicos crónicos. Produce una reacción aguda al consumo de etanol como consecuencia de la inhibición de la enzima ALDH y la subsiguiente acumulación de acetaldehído. Este metabolito tóxico puede aumentar de 5 a 10 veces en sangre, entre 30 minutos y varias horas luego de la ingestión de alcohol, por lo cual el suministro de este fármaco resulta peligroso y su uso desaconsejado. Los síntomas de este exceso de acetaldehído incluyen rash cutáneo taquicardia, respiración entrecortada, náuseas y vómitos, y en algunos casos puede llegar a causar la muerte. Este fenómeno se conoce como efecto antabus o efecto disulfiram. IV- CONSECUENCIAS GENERALES DE LA METABOLIZACIÓN DEL ALCOHOL https://es.wikipedia.org/wiki/Taquicardia https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%A1useas https://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%B3mito https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_antabus 13 1- ALTERACIÓN DEL ESTADO REDOX 1.1- Relaciones redox: exceso de NADH2 + Dado que las reacciones catalizadas por ADH y ALDH reducen NAD+ a NADH2 +, la relación redox entre ambas especies tiene profundos efectos sobre los pasos metabólicos que requieren NAD+ o que son inhibidos por NADH2 +, tanto en citosol como en mitocondria. Citosol: dado que aquí ocurre la oxidación del etanol a acetaldehído (reacción de la ADH), la relación NAD+/NADH2 + citosólica se reduce impidiendo la oxidación de lactato a piruvato. LDH Piruvato + NADH2 + Lactato + NAD+ Como consecuencia se favorece la acumulación de lactato pudiendo producir hiperlactacidemia (acidosis) y se desfavore la reacción a piruvato (precursor de neoglucogénesis) pudiendo inducir hipoglucemia. Por competencia del ácido láctico con el ácido úrico a nivel de excreción renal puede desarrollarse hiperuricemia. Mitocondria: puesto que es el sitio donde mayoritariamente se produce la reacción de conversión del acetaldehído a acetato (reacción de la ALDH), la relación mitocondrial NAD+/ NADH2 + también se ve reducida. Esta situación se refleja por una menor relación beta-hidroxibutirato/acetoacetato, de acuerdo a la siguiente reacción: Acetoacetato + NADH2 + beta- hidroxibutirato + NAD+ Distintas reacciones importantes resultan inhibidas a causa de este decrecimiento redox NAD+/ NADH2 +: 1. Glucolisis y gluconeogénesis: los efectos generales del etanol sobre el metabolismo de la glucosa que derivan del exceso de cofactores reducidos pueden observarse en la fig. 6. Figura 6 2. Piruvato deshidrogenasa: la conversión de piruvato a acetil CoA por la PDH resulta desfavorecida y ejerce su influencia sobre otras vías metabólicas. β hidroxibutirato dhasa 14 3. Ciclo de Krebs: la figura 7 resume la influencia de la metabolización del etanol con la glucolisis y el ciclo de Krebs. Experimentalmente se constató que la producción deCO2 a partir de glucosa se reducía extraordinariamente bajo la influencia del alcohol como resultado de una inhibición del ciclo tricarboxílico a causa del aumento de la relación NADH2 +/NAD+. El aumento de NADH2 + actúa simultáneamente a dos niveles en el ciclo: regulando los pasos que lo involucran en forma directa y modificando la concentración de intermediarios claves en el ciclo. De este modo resultan afectados los pasos catalizados por las enzimas clave de regulación del ciclo: citrato-sintasa, isocitrato-dehidrogenasa y alfa cetoglutarato dehidrogenasa. Además, resultan determinantes para el ciclo la disminución de la concentración de oxalacetato (cuya formación se ve desfavorecida no solo por su reducción a malato), el menor aporte de piruvato (debido a su desplazamiento a lactato por la misma causa) y la menor conversión a acetil CoA. La disminuida actividad del ciclo del ácido cítrico contribuye a que la cadena transportadora de electrones utilice los equivalentes de reducción originados por la oxidación del etanol más que los provenientes de fragmentos de 2 carbonos de los carbohidratos o de los ácidos grasos que entran al ciclo de Krebs. 4. Oxidación de ácidos grasos: el aumento de la relación NADH2 +/NAD+ en la mitocondria restringe la -oxidación en los caminos metabólicos correspondientes a acil-CoA dehidrogenasa y - OH-acil-CoA dehidrogenasa, promoviendo la acumulación de los acil-CoA de cadena larga. En contraste a esto, el exceso de NADH2 + promueve la síntesis de ácidos grasos. 1.2. Re-oxidación del NADH2 + Bajo ciertas condiciones, la re-oxidación del NADH2 + actúa como factor limitante de la velocidad de oxidación del alcohol. Para mantener efectiva la misma es importante regenerar el NAD+ a partir del NADH2 +. Así, la velocidad de oxidación puede resultar limitada por dos factores: a) la transferencia de los equivalentes de reducción a la mitocondria por los sistemas de lanzaderas, dado que las mitocondrias intactas son impermeables al NADH2 +. Los dos sistemas de lanzaderas principales son: el sistema de glicerol-3-P y el sistema malato-aspartato, siendo esta última quien juega el rol principal en la transferencia de equivalentes de reducción provenientes del etanol. El exceso de NADH2 + citosólico procedente de la ADH y en menor medida de la ALDH produce sobrecarga de los mecanismos de lanzadera hacia mitocondria. b) La capacidad de la cadena respiratoria para oxidarlos. El sistema que contribuye principalmente a la re-oxidación del NADH2 + es el sistema de transporte de electrones de la cadena respiratoria y es quien produce la energía asociada al metabolismo del etanol (7 Kcal/g). Agentes o condiciones que aumenten el flujo por la cadena respiratoria pueden incrementar la velocidad del metabolismo del alcohol (Ej. agentes desacoplantes) 2. INCREMENTO DE ACETALDEHÍDO Todas las vías oxidativas del etanol producen acetaldehído, compuesto de bajo PM y muy reactivo capaz de unirse a macromoléculas (normalmente proteínas y lípidos). En condiciones normales la velocidad de oxidación del alcohol y del acetaldehido es similar, por lo que la concentración de este último en hígado y sangre permanece muy baja; sin embargo, el consumo prolongado de alcohol provoca una disminución de la oxidación de acetaldehido en las mitocondrias incrementando sus 15 FIGURA 7 16 niveles. Además del efecto deletéreo en el hígado, al ser transportado a los tejidos periféricos afecta particularmente al cerebro (produce dependencia), al corazón (conduce a cardiomiopatia), estimula las glándulas adrenales y altera el metabolismo de las vitaminas. Este compuesto es el principal responsable de los efectos de “resaca” posteriores a una excesiva ingesta de etanol. Cuando el consumo de alcohol es excesivo puede unirse a grupos específicos de ciertos aminoácidos. La afinidad por grupos amino permite su unión a lisina y terminales de las proteínas para formar una base de Schiff. El acetaldehído también tiene gran afinidad por los grupos sulfhidrilos (–SH). En residuos de cisteína, presentes en las tubulinas, e involucrados en la polimerización y formación de microtúbulos. Esto sumado a su afinidad por la lisina, puede alterar la capacidad de la tubulina para polimerizar, alterando la formación de microtúbulos y en consecuencia el transporte intracelular y la secreción de proteínas. La administración a largo plazo de etanol retarda seriamente la secreción de proteínas al plasma con la correspondiente retención hepática contribuyendo a la hepatomegalia. La unión del acetaldehido con otro compuesto que posee sulfhidrilo, el poderoso antioxidante glutation (G-SH), puede contribuir a la disminución del mismo y así favorecer la peroxidación lipídica. El mecanismo de defensa de la peroxidación lipídica puede agravarse por un descenso en el consumo de vitamina E (generalmente secundario al etilismo) reduciendo el contenido de tocoferol hepático, el mayor antioxidante de membranas. La unión covalente del acetaldehído con proteínas da lugar a la formación de “aductos de acetaldehído” que pueden modificar su estructura y causar la inhibición de la función proteica y/o causar una respuesta inmune. La unión es reversible y puede retornar a los elementos libres que le dieron origen pero el efecto se acentúa con el consumo crónico de etanol. El daño hepático inicial puede promover la liberación de cantidades significativas de acetaldehido-proteina y la severidad del daño hepático juega un rol importante en el desarrollo de respuestas inmunes que conducen a patologías. 3. ALTERACIONES MORFOLÓGICAS DE LAS MITOCONDRIAS Tanto en el hombre como en animales de experimentación se demostraron alteraciones morfológicas de las mitocondrias a altas concentraciones de acetaldehido: descenso del contenido de citocromo a y b; descenso de la capacidad respiratoria y de la fosforilación oxidativa. Estudios realizados en alcohólicos mostraron degeneración de la mitocondria, desorientación de las crestas e inclusiones cristalinas. Los cambios ultra estructurales se asociaron con aumento de la fragilidad y permeabilidad, descenso del contenido de fosfolípidos y alterada composición de los ácidos grasos. Estas mitocondrias alteradas presentan una reducción de citocromo a y b y descenso de actividad Succinico-dehidrogenasa. En el suero se observó un aumento de la actividad enzimática Glutamato Dehidrogenasa, lo cual se ha propuesto como un buen indicador del grado de necrosis celular en pacientes alcohólicos crónicos. El mecanismo de alteración de las membranas mitocondriales es desconocido, pero podría estar ligado a la deprimida síntesis proteica mitocondrial inducida por el consumo de etanol. 4. HÍGADO GRASO La ingesta de alcohol causa hígado graso, la alteración histológica más notable en la etapa temprana de daño hepático es la esteatosis, asociado a menudo con un estado de hiperlipemia. Con la aparición de necrosis e inflamación del hepatocito el cuadro se transforma en hepatitis alcohólica. La cirrosis alcohólica se alcanza con la aparición de fibrosis y alteración de la arquitectura normal del hígado. Toda esta variedad de problemas hepáticos asociados a la ingesta crónica del alcohol representan etapas de un proceso que puede ser considerado como un espectro continuo. Los efectos metabólicos adversos del consumo de etanol que conducen al hígado graso son atribuibles más a los productos de oxidación del mismo que al etanol per se: a) exceso de equivalentes de reducción. b) reducción de la actividad del ciclo de Krebs c) menor oxidación mitocondrial: acumulación de ácidos grasos (AG) d) aumento de lipogénesis hepática: no solo implica la síntesis de AG, sino su esterificación a triglicéridos. 17 5. HEPATOMEGALIA El hígado graso se relaciona no solo con marcadas alteracionesen el metabolismo lipídico sino también con profundas alteraciones en el metabolismo proteico, que tiene una importancia capital en la habilidad del hígado para manipular lípidos. En relación a esto las dos fallas más importantes del hígado graso inducido por alcohol son: depósito de grasa y aumento del tamaño del hígado (hepatomegalia). En ratas alimentadas con alcohol se demostró que en la hepatomegalia (normalmente atribuida al acumulo de grasa) el 50% del crecimiento del hígado se debe a los depósitos grasos y la otra mitad está relacionada con un incremento del contenido de proteínas. El acúmulo de proteínas es debido, al menos en parte, a la retención de proteínas secretorias en el hígado: sin embargo no se observa en la relación proteína/tejido húmedo, lo que estaría indicando que se encuentra acompañado de una retención proporcional de agua. Puede decirse entonces que el incremento en el tamaño del hígado se asocia a un incremento de lípidos, proteínas y agua (hipertrofia del hepatocito). 6. DEPÓSITO DE COLÁGENO (FIBROSIS) El proceso de injuria hepática por ingesta crónica de alcohol se ve acompañado por deposición de colágeno en una magnitud muy variable. Este depósito puede deberse a un aumento de la síntesis, a un descenso de la degradación o ambos. Al presente pudo demostrarse un aumento en la síntesis ya que se observó aumento del mRNA y una mayor actividad de la peptidilprolina hidrolasa. V- EFECTOS DE LA INGESTA DE ALCOHOL AGUDA Y CRÓNICA SOBRE LAS PRINCIPALES VÍAS METABÓLICAS 1. METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO. 1.1- Efectos del etanol administrado en forma aguda: a) Disminución de la gluconeogénesis: La hipótesis que un aumento de la relación NADH2 +/NAD+ causaría la supresión de la gluconeogénesis hepática está avalada por estudios experimentales. Se ha demostrado en ayuno que el etanol causa un rápido y significativo descenso de la gluconeogénesis hepática. b) Disminución de la utilización periférica de la glucosa: preferencia por la utilización de lípidos en desmedro de la glucosa. La lipólisis producida por las hormonas involucradas en el estrés de una ingesta aguda estaría proveyendo este sustrato. c) Hipoglucemia: sólo cuando la supresión de la gluconeogénesis es más importante que la supresión de la utilización de la glucosa periférica sobreviene la hipoglucemia. También puede relacionarse con una inadecuada alimentación que a menudo acompaña al cuadro de intoxicación aguda. 1.2- Efectos del etanol administrado en forma crónica: a) Aumento de la gluconeogénesis: este efecto fue corroborado experimentalmente por un aumento de las enzimas gluconeogénicas en hígado. En relación a los sustratos neoglucogénicos, en hígado se produce una acelerada conversión de alanina en piruvato (transaminación) que puede conducir a un descenso de alanina en hígado y plasma. Sin embargo el efecto no se produce si existe una dieta muy bien balanceada. b) Inhibición de la captación de glucosa: se sugiere que es consecuencia de una disminución de la sensibilidad insulínica e intolerancia a la glucosa. En hepatocitos aislados se demostró que la cronicidad del etanol afecta la unión insulina-receptor. c) Incrementado recambio proteico: El etanol también induce en hígado y en músculo un aumento de alfa-amino-n-butírico (2 y 5 veces respectivamente), indicando así que el incremento de dicho aminoácido en plasma proviene principalmente de músculo. Los elevados niveles de este aminoácido como 18 el de los aminoácidos ramificados en el plasma se explican por un acelerado recambio de proteínas, lo cual podría implicar un incremento en los precursores de la gluconeogénesis. 2. METABOLISMO LIPÍDICO 2.1- Vías implicadas en la génesis del hígado graso 2.1.1. Etanol administrado en forma aguda: Trabajos experimentales mostraron que una única dosis alta de etanol administrado a ratas (intubación estomacal o inyección intraperitoneal) provocaba en el transcurso de 12-16 hs una significativa acumulación de triglicéridos en tejido hepático. Sin embargo, dicha acumulación disminuía marcadamente si el etanol se suministraba en distintas subdosis (fraccionado) y a intervalos de tiempo que permitiesen obtener pequeñas concentraciones en sangre. Semejante a otras situaciones de estrés, la intoxicación con el alcohol estimula la glándula suprarrenal (o adrenal) en sus dos niveles: a través del eje hipotálamo-hipófisis actúa sobre hormonas secretadas por la corteza y mediante el sistema nervioso simpático sobre la médula para liberar catecolaminas (adrenalina y noradrenalina). La liberación de catecolaminas induce lipólisis del tejido adiposo con la consiguiente liberación de ácidos grasos al plasma lo que favorece la acumulación de triglicéridos en tejido hepático. El hígado graso inducido por una ingesta aguda de alcohol puede prevenirse, por ejemplo, administrando bloqueadores -adrenérgicos, por hipofisectomia, adrenalectomia, etc. sugiriendo que cualquier situación de estrés que reduzca los depósitos de catecolaminas antes que se administre alcohol puede prevenir la formación de hígado graso agudo. 2.1.2- Etanol administrado en forma crónica La administración crónica del etanol es capaz de producir los siguientes efectos que conducen a hígado graso: a) Aumento de la síntesis de ácidos grasos: se ha demostrado que el consumo de etanol conduce a una mayor síntesis de ácidos grasos por inducción de las enzimas lipogénicas. b) Aumento de esterificación de ácidos grasos: el incremento de la relación NADH2 +/NAD+ en citoplasma favorece también la producción de glicerol-3-fosfato a partir de di-OH-acetona-fosfato necesario para la formación de triglicéridos y fosfolípidos. Además se hallan incrementadas incrementadas las actividades de las enzimas: -glicerofosfato acil-transferasa microsomal hepática y acil-transferasas microsomales involucradas con la síntesis de fosfolípidos. El incremento en las actividades de enzimas microsomales se relaciona con la proliferación del retículo endoplásmico producido por una ingesta crónica de etanol. c) Aumento de Colesterol: la alimentación con etanol incrementa mayormente los ésteres de colesterol. Sin embargo la esterificación del colesterol no se ve afectada por dosis crónicas o agudas de etanol, sugiriendo una disminución de la utilización más que a un incremento de la producción. Se sugiere además, una disminución de la proteína transportadora de los ésteres de colesterol (CETP). d) Disminución de la oxidación de ácidos grasos: este mecanismo demostrado tanto "in vitro" como "in vivo" ofrece la mejor explicación para el depósito de grasa de la dieta cuando ésta está disponible, o de los ácidos grasos de la síntesis endógena luego de la administración crónica de etanol. La oxidación de ácidos grasos ocurre en la mitocondria y se altera por cambios estructurales y funcionales de estas organelas. La capacidad respiratoria está deprimida, incluyendo la oxidación de fragmentos de 2 Carbonos provenientes de los ácidos grasos. La acumulación de acetil-CoA resultaría en un aumento de cetogénesis la cual puede observarse en pacientes con alcoholismo crónico. En contraste, la oxidación microsomal está aumentada. e) Disminución de la hidrólisis de los ésteres de ácidos grasos: la mayor disponibilidad de AG conduce al aumento de los ésteres de colesterol, los fosfolípidos y los triglicéridos. Otros mecanismos que podrían estar contribuyendo a dicho aumento postulan un descenso de la hidrólisis de estos compuestos, una actividad que es llevada a cabo en lisosomas por la lipasa ácida y las esterasas. 19 f) Descenso de la secreción de grasas hepáticas a la bilis: la concentración de fosfolípidos y de colesterol libre en la bilis está afectada en ratas tratadas con etanol. La administración de etanol frena la producción y excreción de ácidos biliares secundarios a un descenso de la enzima colesterol-7-alfa-hidrolasa.g) Descenso de la liberación de lipoproteínas séricas: la aparición de hígado graso inducido por ingesta de alcohol inicialmente se acompaña de hiperlipemia (tanto en el hombre como en los animales de experimentación), sugiriéndose que la misma se debe a un aumento de secreción de lipoproteínas. La retención de lipoproteínas en el hígado en una etapa posterior, es el resultado de una interferencia del etanol con la secreción de proteínas exportadoras asociadas a una alteración en los microtúbulos hepáticos según se describió anteriormente. 2.2- Mecanismos de la hiperlipemia inducida por ingesta de etanol Los triglicéridos (TG) son hidrolizados extensivamente en todo el organismo y sus componentes -los ácidos grasos- son oxidados por varios tejidos o acumulados en el tejido adiposo, pero solamente son producidos de forma mayoritaria en 2 sitios: el intestino y el hígado. Si bien puede sospecharse que la hiperlipemia post-prandial producida por la ingesta de etanol puede deberse a una alteración en el vaciado gástrico y/o absorción de grasa, se demostró experimentalmente que este proceso es de poca importancia. La hiperlipemia alcohólica puede reproducirse experimentalmente aún si la participación del intestino es excluida, señalando al hígado como fuente principal. Los triglicéridos transportados en circulación como VLDL-TG pueden incrementarse cuando: a) aumenta la producción y liberación de lipoproteínas, incrementando así la velocidad de entrada a la circulación. Luego de varias semanas de una ingesta alcohólica se demostró un aumento de secreción hepática de lipoproteínas que capaz de producir hiperlipemia. b) se produce un descenso de remoción de los TG por los diferentes tejidos. En los tejidos extrahepáticos, donde se llevada a cabo la mayor parte de la remoción de TG, no se pudo demostrar “in vitro” cambio en las actividades enzimáticas Lipoproteínas Lipasas (LPL). No obstante, parte de la remoción de los TG y de los esteres del colesterol es llevada a cabo por el hígado, y pudo corroborarse por estudios un descenso de la actividad de la triglicérido lipasa hepática que podría causar hipertrigliceridemia. c) un efecto combinado de las dos situaciones antes mencionadas (Figura 8). 2.2.1- Efectos de la ingesta aguda La administración oral o intravenosa de etanol que alcanza una concentración de 140-250 mg% produce hipertrigliceridemia. Este efecto se ve favorecido por la ingesta adicional de comidas ricas en grasa. La hipertrigliceridemia se debe a un aumento de la fracción VLDL. 2.2.2- Efectos de la ingesta crónica Tanto en el hombre como en los animales de experimentación, la exposición crónica al alcohol conduce a hipertrigliceridemia. Esta hipertrigliceridemia es transitoria ya que la hiperlipemia disminuye por afectación de la salida de VLDL a medida que el hígado empeora. 2.3. Interrelación entre lípidos séricos y hepáticos durante el proceso de injuria del hígado alcohólico. La asociación entre hígado graso y aumento en la producción de lipoproteínas séricas sugiere que la hiperlipemia alcohólica jugaría un rol compensatorio en relación a la acumulación de grasa, ya que la disponibilidad de lípidos intrahepáticos es el mayor determinante de la síntesis de lipoproteínas. En la rata este mecanismo se ve solo cuando la ingesta es crónica pero en el hombre se ve tanto en ingesta aguda como crónica, en forma más acentuada en la última. Esto indica que existe una adaptación de la capacidad hepática para la producción de lipoproteínas en respuesta a un aumento en la disponibilidad de grasa hepática. Se observa que cambios en los lípidos séricos, particularmente un descenso de VLDL, podría ser un indicador temprano de la transición de hígado graso a lesiones avanzadas. A medida que el daño avanza se observan alteraciones de las estructuras de las lipoproteínas que disminuyen la remoción de los remanentes de quilomicrones y VLDL. El colesterol sérico disminuye a expensas de la fracción esterificada con aumento del colesterol libre, asociado a un descenso de la actividad Lecitina-colesterol-acil-transferasa. 20 Figura 8. Posibles mecanismos de la hiperlipemia inducida por consumo de alcohol. ACIDOS GRASOS CO2 QUILOMICRONES SINTESIS DE ACIDOS GRASOS ACIDOS GRASOS ACIDOS GRASOS VLDL VLDL INTESTINO MUSCULO TEJIDO ADIPOSO HIGADO 21 3- METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Y SÍNTESIS PROTEICA. La alimentación con etanol altera el metabolismo hepático de aminoácidos como la metionina y homocisteína, en el cual el N-5-metil-tetrahidrofolato se halla involucrado. La homocisteína está elevada en alcohólicos, debido en parte a la deficiencia de folato y a una menor actividad de la metionina sintasa. Como consecuencia se produce una acumulación de proteínas desenrolladas en el retículo endoplásmico (estrés del RE) que puede llegar a diferentes efectos que incluyendo aumento de proteínas proapoptóticas y un incremento de síntesis de lípidos para reparar las membranas celulares. Estudios en animales de experimentación han demostrado que el abuso de alcohol tanto crónico como agudo conlleva a una disminución en la velocidad de síntesis de proteínas, indicando que el alcohol impacta en la eficiencia de la traducción. Este efecto que ocurre luego de una ingesta aguda de alcohol, no se acentúa aún más en respuesta a una ingesta crónica; sin embargo en la cronicidad parece ejercerse en la elongación de la cadena proteica. VI- MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA MAYOR SINTESIS Y MENOR OXIDACION DE ACIDOS GRASOS HEPATICOS POR CONSUMO DE ALCOHOL. Trabajos de investigación más recientes han revelado algunos caminos adicionales por los cuales el alcohol interfiere en el metabolismo de los lípidos 1- EFECTO DEL ETANOL SOBRE LA OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS: PPAR. El consumo de etanol disminuye la unión del PPAR/RXR al DNA y por tanto puede influir en la expresión de diferentes genes, efectos que parecen ser mediados por el acetaldehído. El PPAR está también involucrado en la regulación de la maquinaria exportadora de ácidos grasos. La proteína transferidora de triglicéridos (MTP) que se necesita para el ensamblaje de las VLDL previo a su exportación está regulada positivamente por PPAR. Se ha encontrado que la MTP en hígado de animales alimentados con etanol está disminuída. 2- EFECTO DEL ETANOL SOBRE LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS: SREBP1 Son factores de transcripción que regulan la síntesis de ácidos grasos, triglicéridos y colesterol. El aumento de la síntesis de novo de ácidos grasos en el hígado con la ingestión de etanol se correlacionó con la inducción de enzimas regulatorias, siendo el SREBP1 la clave en este sistema. El alcoholismo crónico aumenta el SREBP-1c maduro y activo pero no el SREBP-2, y experimentalmente se vio que este efecto podría ser mediado por el acetaldehído. Así, la exposición al alcohol conducea una regulación positiva del SREBP1 y sus enzimas blanco de la síntesis de novo de ácidos grasos. Las enzimas sintetasa de ácidos grasos (FAS), esteroil-CoA desaturasa (SDC), enzima málica (ME), ATP-citrato liasa y acetil-CoA carboxilasa (ACC) aumentan tanto en alcoholismo crónico como agudo. BIBLIOGRAFÍA - Ángel Gil. Tratado de Nutrición. Tomo I. Capítulo 30. Metabolismo del alcohol y de otros components de los alimentos. Ed. Panamericana. 2º edición (2010). -Baraona E, Lieber Ch S. Effects of ethanol on lipid metabolism. J of Lipid Research 20: 289-315 (1979). -Bing RJ. 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