4.INTEGRACIÓN DEL METABOLISMO EN EL AYUNO, REALIMENTACION Y TRAUMATISMO

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Si utiliza la Lanzadera αGlicerol-P
 A cadena respiratoria y fosforilación oxidativa entrarían 8 moléculas en total de NADH+H+. Si
por cada mol de NADH+H+ se producen 2.5 moles de ATP, se tienen en total 20 moles de ATP
producidas por fosforilación oxidativa.
 Si se produjeron 4 FAH2, y se sabe que por cada mol de FADH2 se produce 1.5 moles de ATP,
se producen entonces 6 moles de ATP.
 Por fosforilación a nivel de sustrato en el Ciclo de Krebs se generaron 2 moles de ATP.
 Por fosforilacioón a nivel de sustrato en la glicolisis se produjeron 4 moles de ATP, de los cuales
se le restan 2 moles de ATP utilizados en la activación.
 En conclusión, cuando un mol de glucosa es oxidada y convertida a CO2 y agua, se producen
netamente 30 moles de ATP.
El promedio de la oxidación completa de un mol de Glucosa a CO2 y agua, es de 31 moles de ATP.
Existen células que prefieren Malato-Aspartato, como las células cerebrales y hepáticas.
 De las 32 moles de ATP que corresponde el 100%, por fosforilación oxidativa se produjeron
28 moles de ATP, lo que corresponde al 87.5%, y el 12.5% se produjeron por fosforilación
a nivel de sustrato.
 De las 32 moles de ATP que corresponde el 100%, en condición aeróbica se produjeron 30
moles de ATP, dos más que la anterior porque esas dos fueron producidas en el Ciclo por
fosforilación a nivel de sustrato, y el Ciclo solo trabaja en forma aeróbica, lo que
corresponde al 90%, y el 10% se produjeron en condiciones anaeróbicas. Por eso cuando
hay isquemia, se produce la muerte celular, porque la mayor parte de la energía, se
produce en condición aeróbica.
Termodinamicamente hablando cuando se toma una molécula de glucosa, y se pone a
reaccionar con 6 moléculas de oxígeno, para producir, 6 moles de CO2 y 6 moles de H2O, en
un calorímetro, y se mide la energía producida, se obtiene que se liberan 686 kCal. Si esto es
así, se puede decir que 686 kCal, son el 100% de la energía almacenada en un mol de glucosa,
y en promedio se producen 31 moles de ATP, que corresponden a 226.3kCal, que comparados
con el 686 kCal, representa un 33% de ese 100%. Por lo tanto del todo el potencial energético
de glucosa, el 33% lo transforma en energía, y el otro 77%, es liberado en forma de calor. Así
se puede concluir que las células son máquinas altamente eficientes.
3.2 Rendimiento de la energía proveniente de los ÁCIDOS GRASOS.
Se pondrá como ejemplo al palmitato.
 Si el palmitato es un ácido graso de 16 carbonos, por lo tanto se dan 7 ciclos de βOxidación y
se producen 8 moleculas de AcetilCoA
En la βOxidación:
7 FADH2
7 NADH+H+
Ciclo de Krebs:
8 AcetilCoA * 1 FADH2 = 8 FADH2
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8 AcetilCoA * 3 NADH+H+ = 24 NADH+H+
8 AcetilCoA * 1 ATP – FNS = 8 ATP*
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa:
7 + 8 = 15 FADH2 * 1.5 ATP = 22.5 ATP*
7 + 24 = 31 NADH+H+ * 2.5 ATP = 77.5 ATP*
En consecuencia el producido global de moles de ATP gracias a la oxidación completa de
Palmitato a CO2 y H2O, por FNS (Fosforilación a nivel de sustrato) y fosforilación oxidativa es de
108 moles de ATP, pero como la activación del ácido graso costó 2 moles de ATP, se tiene un
producido total y neto de 106 moles de ATP.
La producción de ATP, a partir de las grasas es mayor que las producidas por glucosa, por lo
tanto las grasas son mejores reservas energéticas que los glúcidos, y es esa entonces la razón
por la cual, el exceso de calorías, lo almacena como grasa.
Una mol de palmitato, almacena 2 398 kCal, lo cual sería el 100% y se sabe que en 106 moles
de ATP, se almacenan 773.8 kCal, que corresponde al 32.2% de ese 100%. Por lo tanto con
respecto a los glúcidos se puede decir que la eficiencia es la misma pero la eficacia es mayor.
Hay que tener en cuenta que se está hablando de un ácido graso que tiene 16 carbonos,
comparados con los de la glucosa, son muchos ya que esta tiene solo 6, para esto, se analizará
el rendimiento de un ácido graso de 6 carbonos:
 Ácido graso Hexaenoico.
Este ácido graso, resiste 2 ciclos de βOxidación, y produce 3 moléculas de AcetilCoA
En la βOxidación:
2 FADH2
2 NADH+H+
Ciclo de Krebs:
3 AcetilCoA * 1 FADH2 = 3 FADH2
3 AcetilCoA * 3 NADH+H+ = 9 NADH+H+
3 AcetilCoA * 1 ATP – FNS = 3 ATP*
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa:
2 + 3 = 5 FADH2 * 1.5 ATP = 7.5 ATP*
2 + 9 = 11 NADH+H+ * 2.5 ATP = 27.5 ATP*
En consecuencia el producido global de moles de ATP gracias a la oxidación completa de AG
Hexaenoico a CO2 y H2O, por FNS (Fosforilación a nivel de sustrato) y fosforilación oxidativa es
de 38 moles de ATP, pero como la activación del ácido graso costó 2 moles de ATP, se tiene un
producido total y neto de 36 moles de ATP.
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La razón por la cual las grasas sean en mejores reservas energéticas que los glúcidos, es que
estos últimos se encuentran parcialmente oxidados, y las grasas están altamente reducidas.
Esa es otra razón porque nuestro organismo el exceso de calorías lo convierte en grasas, sin
mencionar que las estas son hidrofóbicas, a diferencia del glucógeno que tiende a almacenar
agua.
El ATP es energía útil porque es capaz de realizar trabajo a temperatura y presión constante.
 Cuerpos cetónicos
La conversión de βHidroxibutirato en AcetilCoA, produce una mol de NADH+H+, a nivel de la
βHidroxibutirato deshidrogenasa que se está creando intramitocondrialmente y 2 moléculas
de AcetilCoA.
Ciclo de Krebs:
2 AcetilCoA * 1 FADH2 = 2 FADH2
2 AcetilCoA * 3 NADH+H+ = 6 NADH+H+
2 AcetilCoA * 1 ATP – FNS = 2 ATP*
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa:
= 2 FADH2 * 1.5 ATP = 3 ATP*
1 + 6 = 7 NADH+H+ * 2.5 ATP = 17.5 ATP*
En consecuencia el producido global de moles de ATP gracias a la oxidación completa de
βHidroxibutirato a CO2 y H2O, por fosforilación oxidativa es de 17.5 moles de ATP, pero como
la activación de Acetoacetato 1 mol de ATP (Gracias al SuccinilCoA), se tiene un producido total
y neto de 21.5 moles de ATP.
En el caso de ser Acetoacetato, no se produce NADH+H+, pues no pasa por la βHidroxibutirato
deshidrogenasa, lo que quiere decir que se le tiene que restar 2.5 moles de ATP, dando
entonces 19 moles ATP. Por lo tanto, esto quiere decir que en promedio, los cuerpos cetónicos,
producen 20 moles de ATP.
Si una célula cerebral al oxidar glucosa produce 31 moles de ATP, lo que equivale al 100%, y
cuando oxida cuerpo cetónicos produce 20 moles de ATP, que equivalen a un poco más del
60% de ese 100%. Por lo tanto los cuerpos cetónicos son interesantes sustratos energéticos
para el cerebro.
4. INTEGRACIÓN DEL METABOLISMO EN EL AYUNO, REALIMENTACION Y TRAUMATISMO.
RESPUESTAS METABOLICAS AL AYUNO.
El ayuno prolongado puede dividirse por conveniencia, aunque un tanto arbitrariamente, en cuatro
fases, que se comentaran ordenadamente: periodo postabsortivo, ayuno temprano, intermedio y
prolongado. Estos periodos se caracterizan por problemas metabólicos diferentes aunque,
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naturalmente, la transición de un periodo a otro se hace muy gradualmente. Se supone que el sujeto
es un adulto en reposo, a efectos del examen de los aspectos cuantitativos.
4.1 PERIODO POSTABSORTIVO.
El periodo postabsortivo comienza varias horas después de la última comida, cuando el contenido del
intestino delgado ha sido absorbido. El tiempo exacto depende de la cantidad y del contenido de la
comida previa. Asi, por ejemplo, una comida abundante que contenga grasas y proteínas, reducirá la
velocidad del vaciamiento gástrico y aumentara la duración del periodo postabsortivo igual que ocurre
con una comida rica en fibra.
En los comentarios que siguen suponemos que la última comida fue del tipo mixto y normal,
conteniendo una proporción alta de carbohidratos digeribles. El periodo postabsorivo dura 3-4 horas
en estas condiciones y termina con otra comida o con el comienzo de la siguiente fase del ayuno. Se
caracteriza por la movilización del glucógeno hepático que debe proporcionar glucosa que necesitan los
tejidos periféricos o sea que al iniciar el periodo postabortivo el nivel de insulina cae, aumenta el del
glucagón, lo que hace este es aumentarla glucogenolisis hepática para que el glucógeno que estaba
almacenada en el hígado se degrade, se convierta en glucosa libre y se aporte al torrente sanguíneo
con el fin de normalizar la glicemia.
La concentración de glucosa (y la de la insulina) en sangre portal hepática habrá disminuido al final
del periodo absortivo, con lo que se reduce la captación de glucosa por el hígado y los tejidps
periféricos. Las concentraciones de glucosa e insulina disminuirán en el periodo postabsortivo hasta
niveles que den lugar a inhibición de la glucógeno-sintasa y activación de la glucógeno fosforilasa en el
hígado, con lo que el glucógeno hepático se degradara para proporcionar glucosa a la sangre.
4.2 AYUNO TEMPRANO
El ayuno temprano comienza después del periodo postabsortivo y dura hasta unas 24 horas después
de la última comida. Se caracteriza por liberación de glucosa hepática y movilización de acidos grasos
del tejido adiposo. Esto se debe a que no solo aumenta el glucagón y cae la insulina , sino que ahora
aumenta las catecolaminas y los glucocorticoides, y lo que hacen estas es estimular la lipolisis , la lipasa
sensible a hormona el tejido adiposo, entonces los triglicéridos que estaban almacenados en el tejido
adiposo se degradan a acidos graos libres y a glicerol, y aumentara entonces el flujo de ácidos grasos
libres del tejido adiposo a los tejidos, para que esos acidos grasos sean captados por los tejidos,
internalizados , activados y betaoxidados con el fin de producir energía como lo acabamos de ver,
entonces lo que pasa es que algunos tejidos estarán usando como sustratos energéticos a los acidos
grasos, mientras esos tejidos estén usándolos NO utilizan glucosa, hay ahorro de glucosa para que la
utilice el cerebro y los tejidos anaeróbicos; y esa glucosa está derivando básicamente de la
glucogenolisis hepática porque si te acuerdas la vida media del glucógeno hepático es de 12 a 24 horas,
que es el mismo tiempo de duración de la fase de ayuno temprano, eso caracteriza metabólicamente a
la fase de ayuno temprano.
Hay que señalar que la velocidad de utilización de glucosa por algunos tejidos cambia a lo largo de este
periodo; la mayoría de los tejidos utilizaran glucosa en los primeros momentos, mientras que solo el
cerebro y los tejidos “anaeróbicos” emplearan glucosa en cantidades significativas en la última parte
de este periodo. Estos cambios se controlan principalmente por pequeños descensos de las
concentraciones de glucosa e insulina, aunque la estimulación nerviosa de la movilización de ácidos
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grasos acelera, la velocidad de oxidación de ácidos grasos en musculo y otros tejidos (riñon , por
ejemplo), por lo que la utilización y oxidación de glucosa dismiuira mediante la actuación del ciclo
glucosa/ acidos grasos.
Las velocidades de utilización de glucosa al final de este periodo postabsortivo son del orden 4 gr.h -1
en cerebro y 1,5 gr.h-1 en tejidos “anaeróbicos”. La medida directa de los niveles de glucógeno
hepático en muestras de biopsias de individuos voluntarios, muestra que la velocidad de glucogenolisis
hepática entre 4 y 24 horas es, aproximadamente, 3 gr.h-1. Esta velocidad debe ser superior en la
primera fase de este periodo de ayuno, por lo que la glucogenolisis no debe ser suficiente por si sola
para proporcionar suficiente glucosa al final de este periodo de ayuno, por lo que la glucogenolis no
debe ser suficiente por si sola para proporcionar suficiente glucosa al final de este periodo,
necesitándose que la gluconeogénesis produzca glucosa adicional.
Si la utilización de glucosa no se inhibiera por la oxidación de los ácidos grasos, se oxidara a una
velocidad de 9-10 gr.h-1 y el glucógeno hepático duraría solo unas 10 horas. A pesar de que los acidos
grasos se oxidan, las reservas hepáticas de glucógeno duran solo unas 24 horas.
4.3 AYUNO INTERMEDIO.
El periodo de ayuno intermedio dura desde las 24 horas hasta cerca de los 24 días, después de 24 horas
de ayuno las reservas hepáticas de glucógeno están agotadas, esto implica que haya entonces que
disparar y a gran velocidad el proceso de la gluconeogénesis , por eso es que los primeros días en la fase
de ayuno intermedio está caracterizado por una alta tasa en la velocidad de la gluconeogénesis , porque
hay que producirle glucosa al cerebro y a los tejidos anaeróbicos y ya no hay reserva endógena porque
ya no hay glucógeno hepático , ya está agotado , entonces la glucosa vendrá de los aminoácidos y
compuestos gluconeogénicos que son el lactato producido por el tejido anaeróbico, el piruvato y los
aminoácidos de las proteína muscular y epidérmica, entonces el organismo comienza a degradar su
tejido muscular epidérmico para transformarlo en aminoácidos libres aportar esos aminoácidos al
hígado para que el hígado los convierta en glucosa a través del proceso de la gluconeogénesis teniendo
lugar cambios complejos en el aporte de nutrientes durante ese tiempo. La alta velocidad de la
gluconeogénesis en la primera fase disminuye al final ,entonces hay una cosa importante y es que la
velocidad de la gluconeogénesis a partir de los aminoacidos va a ir disminuyendo gradualmente en la
medida en que el tiempo de ayuno se pronuncie , manteniéndose constante la velocidad de formación
de glucosa a partir del lactato y del glicerol que viene del tejido adiposo, pero la velocidad de producción
de glucosa a partir de los aminoácidos va air disminuyendo , eso tiene una connotación importante ) a
medida que aumenta la concentración sanguínea de cuerpos cetonicos.
Entonces el nivel de cuerpos cetonicos está ejerciendo un papel regulador en la velocidad de catabolia
de la proteína muscular y epidérmica, los cueros cetonicos aumentaron porque el flujo de ácidos grasos
del tejido adiposo al hígado aumento , eso aumento la tasa de betaoxidacion y entonces aumento la
disponibilidad de Acetil Coa y se disparó la cetogenesis con el objetivo de aportar los cuerpos cetonicos
a los tejidos extrahepaticos incluido ahora si el cerebro para producir energía , entonces si el cerebro y
otros tejidos utilizan cuerpos cetonicos para producir energía inmediatamente cae la necesidad de
producir glucosa y eso es lo que hace que se frene la catabolia de la proteína muscular y epidérmica con
el fin de que pueda durar mucho más tiempo el ayuno sin morirse porque ningún ser vivo puede vivir
con menos del 50% de su proteína musuclar y epidérmica, si la tasa de degradación se mantuviese
Highlight
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constante como la fase del primer día , de fase de ayuno intermedio en donde hay que producir
aproximadamente 60 o 70 gr de glucosa a partir de aminoácidos , entonces lo que pasaría es que
tendríamos que degradar aproximadamente 1.75 gr de proteína muscular y epidérmica para tener 1 gr
de carbohidrato o 1 gr de glucosa , o sea que tendríamos que degradar 90 gr de proteína para tener 50
gr de glucosa , si esta tasa de degradación de proteína muscular y epidérmica se mantuviese constante
se calcula que aproximadamente 17 días el organismo habría degradado el 50 % o más de proteína
msucular y epidérmica , entonces yo podría ayunar por 20 dias y resulta que un ser humano ayuna por
máximo 2 meses o más tomando agua , entonces ahí está claro porque es que hay que ahorrar la
proteína muscular y epidérmica para que el tiempo de sobrevida pueda ser mayor.
La información sobre los cambios metabólicos durante este periodo procede de medidas de las
concentraciones sanguíneas de varios nutrientes y metabolitos, así como de las diferencias de
concentraciones arteriovenosas de diversos tejidos en sujetos normales que habían ayunado 8 días y
en obesos con ayuno de 5 -6 semanas o más.
Los primeros días de este periodo están dominados por la gluconeogénesis, que debe proporcionar
unos 105 gr diarios de glucosa en los dos primeros días de ayuno, pero esta se reduce gradualmente
hasta una producción diaria de 75 gr, al final de este periodo. Los precursores gluconeogenicos son
lactato, glicerol y aminoácidos. El lactato deriva del metabolismo de la glucosaen tejidos “anaeróbicos“
y se convierte nuevamente en glucosa en el hígado para su reutilización por dichos tejidos anaeróbicos(
eso es lo que se llama ciclo de cori) . El glicerol se produce por lipolisis en el tejido adiposo y proporciona
unos 19 gr diarios de glucosa en condiciones de reposo. El cerebro oxida cerca de 100 gr diarios de
glucosa, por lo que el resto debe derivarse de aminoácidos liberados por degradación de proteínas en
el musculo.
Las diferencias de concentraciones arteriovenosas muestran que el hígado y el riñón eliminan
aminoácidos de la circulación para sintetizar aproximadamente 60 gr de glucosa al cabo de un día, 48
gr después de 2-4 dias y 16 gr al termino de tres emanas de ayuno (24 días) esto es de parte de los
aminoácidos, pero la tasa de producción de glucosa a partir de lactato y glicerol se va a mantener
constante; 39 gr a partir de lactato y 19 gr a partir de glicerol constantes. Es difícil precisar las
necesidades de glucosa y las velocidades de gluconeogenesis en el primero o segundo día de ayuno
(dado que es esta una situación cambiante), pero es muy probable que el catabolismo de los
aminoácidos no pueda proporcionar suficiente glucosa, con lo que el cerebro tiene que usar un
nutriente alternativo.
Esto corresponde a los cuerpos cetónicos, cuya oxidación puede proporcionar el 10-20 % de las
necesidades energéticas del cerebro en la etapa más temprana de dicho periodo. Observe como es de
inteligente el organismo como el cerebro no pudo usar los acidos grasos, entonces convierte los acidos
grasos en cuerpos cetónicos que si los puede utilizar)
Algunos de los aminoácidos procedentes de la degradación de proteínas musculares durante el ayuno
pueden metabolizarse en el musculo para formar alanina y glutamina, que pasan a continuación a la
sangre. Parte de esta glutamina se metaboliza en las células absortivas del intestino, convirtiéndose el
50% de esta en alanina que pasa nuevamente al torrente sanguíneo. Entonces si yo convierto la
glutamina en el intestino en alanina, aporto alanina al hígado para que este a través del ciclo de la alanina
la convierta en glucosa.
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El resultado neto de estos procesos es conseguir que una parte sustancial de las proteínas musculares
degradadas se facilite al hígado como alanina, entonces el balance nitrogenado como va siendo ahí ya
Negativo, porque la cantidad de nitrógeno que estoy excretando en forma de urea y 3 metil-histidina es
mayor que la que estoy ingiriendo, no estoy comiendo que es un precursor gluconeogenicos liberados
por el musculo se convirtieron también en glucosa a nivel hepático o renal.
Es obvio que esta velocidad inicial de degradación de proteínas debe reducirse puesto que el ser
humano puede, de hecho, ayunar durante uno o dos meses. Disminuye incluso progresivamente a
través de este periodo debido a que el cerebro cambia gradualmente de oxidación de glucosa a
oxidacion de cuerpos cetonicos.
 El hombre medio de 70 kg tiene unos 30 kg de musculo, lo que equivale a unos 3 kg de
proteínas se perderan 1,5 kg en 17 dias si el gasto diario fuera de 90 gr.
 Las velocidades de excreción de 3 – metilhistidina en orina indican que la velocidad de
degradación de proteínas miofribilares disminuye en el hombre durante el ayuno prolongado.
Entonces ahí viene ya un problema y es, que a la medida en que me voy aproximando a los 24 días el
nivel sérico de cuerpos cetonicos va a aumentando, entonces la tendencia del organismo es la
cetoacidosis, ¿cómo se defiende el organismo de la cetoacidosis? En este caso el organismo permuta,
cambia, el órgano gluconeogenico como el sutrato gluconeogenico, al final de la fase de ayuno
intermedio el órgano gluconeogenico importante no es el hígado sino el riñón y el sustrato
gluconeogenico clave ahí es la GLUTAMINA y no la ALANINA, porque esa glutamina que llega al riñón al
ser sustrato de la glutaminasa renal, la glutamina se desamina produciendo glutamato + amoniaco,
entonces los carbonos del glutamato, via gluconeogesis se van a convertir en glucosa para que esta sea
aportada al torrente sanguíneo, tratando de normalizar la glicemia y el amoniaco reacciona con el
exceso de hidrogeniones, liberado por los cuerpos cetonicos y se convierte en ion amonio que es
excretado por la orina, osea que este amoniaco esta tamponando el exceso de hidrogeniones derivados
de los cuerpos cetonicos para tratar de resolver la cetoacidosis.
La concentración sanguínea de cuerpos cetónicos aumenta gradualmente durante este periodo de
ayuno desde un nivel bajo hasta 8 mM, siendo este incremento la señal para que el cerebro aumente
su velocidad de oxidación de cuerpos cetónicos y reduzca la glucosa. Esta última cae desde unos 100
gr día al comienzo del periodo, hasta unos 35 gr día, de manera que la cantidad de glucosa que tiene
que sintetizarse a partir de los aminoácidos baja a unos 16 gr día. (Lactato 39 gr, glicerol 19,
aminoácidos 16 gr y tenemos 75 gr, que es lo que produce diariamente).
Esto es esencial para sobrevivir durante periodos prolongados de ayuno. El aumento de la oxidación
de cuerpos cetónicos en el cerebro durante este periodo depende solo de la elevación de su
concentración sanguínea. No aumentan, en cambio, las actividades de las enzimas que utilizan cuerpos
cetónicos en el cerebro de animales de experimentación durante el ayuno prolongado; las actividades
de estas enzimas son suficientes para satisfacer las velocidades de oxidación de cuerpos cetónicos
durante el ayuno y son similares a las que se encuentran en cerebros de personas alimentadas
normalmente y obtenidas post mortem.
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Un punto adicional interesante es que durante este periodo de ayuno hay un cambio tanto en el tejido
que realiza la gluconeogeneiss como en el aminoácido precursor. La gluconeogénesis a partir de alanina
y otros aminoácidos tiene lugar en el hígado durante el periodo inicial, siendo en este órgano donde
los átomos de nitrógeno de los aminoácidos se convierten en urea. Sin embargo, el problema de la
acidosis aparece al final de este periodo de ayuno, debido al aumento de las concentraciones
circulantes de ácidos grasos y cuerpos cetónicos, que consecuentemente da lugar a una elevación de
la velocidad renal de excreción de protones. El riñón produce amoniaco a partir de los átomos de
nitrógeno de la glutamina para tamponar los protones en la orina, mientras que los átomos de carbono
se convierten en glucosa. Por tanto, este aminoácido llega a ser un precursor gluconeogenico
importante, apareciendo como amoniaco una gran proporción de la perdida de nitrógeno. Las
necesidades de glucosa disminuyen durante este periodo de ayuno, por lo que la velocidad de
liberación de aminoácidos del musculo baja también hasta aproximadamente un tercio de la del estado
porstabsortivo.
La concentración sanguínea de glucosa permanece constante durante este largo periodo de ayuno, a
pesar de los cambios siguientes: producción de glucosa por glucogenolisis hepática seguida de
gluconeogeneogenesis en el hígado, y finalmente, tano en el hígado como en riñón, disminución
progresiva de la velocidad de utilización de glucosa en el cerebro acompañada por un descenso de la
velocidad de gluconeogénesis; cambio en el precursor gluconeogenico principal de alanina a glutamina.
4.4 AYUNO PROLONGADO
Existen velocidades de equilibrio de carbohidratos , lípidos y proteínas después de 24 días de ayuno, al
menos en sujetos obesos , las concentraciones sanguíneas de cuerpos cetonicos permanecen
constantes alrededor de 8 mM, la excreción de nitrógeno alcanza un bajo nivel estable próximo a 5 gr
diarios y la gluconeogénesis produce el orden de 74 gr de glucosa por día , unos 39 gr de esta glucosa
derivan del lactato , 19 gr del glicerol( la mayoría en el hígado) y 16 de aminoácidos ( principalmente
de glutamina en el riñón) . No se sabe si el cerebro tiene una necesidad absoluta de los 35 gr de glucosa
utilizados diariamente en esta fase o si los cuerpos cetónicos si su concentración pudiera aumentar
más) serían capaces de satisfaceruna proporción incluso mayor de sus necesidades de nutrientes.
El ayuno prolongado finaliza por realimentación o por muerte.
Hay sin duda varias razones por las que el ayuno puede conducir eventualmente a la muerte; un estudio
acerca del ayuno en el oeste de Holanda en 1944-1945, mostro una amplia variedad de los factores
que causan la muerte en las etapas tempranales del ayuno. Una causa común es la neumonía. Hay
neumonía porque ese estado de desnutrición lo lleva a la inmunosupresión , entonces lo que pasa es
que los gérmenes oportunistas lo aprovechan , aparte de eso , la perdida de la proteína miofibrilar de
los músculos intercostales y del diafragma , que son los músculos respiratorios impiden que el paciente
elimine los fluidos de su árbol bronquial , constituyéndose esos fluidos en caldo de cultivo excelentes
para los gérmenes oportunistas y por eso encontraron que muchos de esos individuos morían por
neumonía , hubo otros que morían por shock hipovolémico , ya el hígado era incapaz de sintetizar las
proteínas plasmáticas , entonces había un estado de hipovolemia grave que lo lleva a el shock
hipovolémico.
Puede haber eliminación inadecuada de fluidos de los bronquiolos y pulmones debido a perdida de
proteínas miofibrilares del diafragma y de los musculos intercostales, con lo que el pulmón está
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expuesto a la infección. Además, la respuesta inmunológica a una infección puede disminuir debido a
un bajo nivel de anticuerpos circulantes, un pequeño número de leucocitos y una alteración de la
capacidad del sistema linfocitario para responder a una infección. Otra causa de muerte puede ser el
shock por descenso del volumen sanguíneo; esto puede deberse a una disminución de la velocidad de
producción de la albumina con lo que baja su concentración en sangre y desciende la presión osmótica
coloidal, de modo que se pierde fluido de la sangre por su paso al espacio intersticial.
INTEGRACION DEL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS, LIPIDOS Y PROTEINAS DURANTE EL AYUNO.
Anteriormente se han dado unos breves detalles sobre los mecanismos de control metabólicos durante los
dos primeros periodos del ayuno, aunque no están bien establecidos todavía los mecanismos reguladores
responsables de los cambios en el aporte de nutrientes durante el periodo intermedio de ayuno (1-24 dias).
Durante la primera parte de este tiempo (los dos primeros días), deber ser importantes los aumentos de
las concentraciones de glucagón, hormona de crecimiento y glucocorticoides, para acelerar las velocidades
de movilización de ácidos grasos, cetogenesis y gluconeogenesis. Además, el descenso de la concentración
de insulina y el aumento de la de glucocorticoides deben ser importantes para acelerar la velocidad de
degradación de proteínas corporales. Sin embargo, los mecanismos que aumentan la concentración de
cuerpos cetónicos durante este periodo y reducen la velocidad de degradación de proteínas, no están
claros todavía.
La concentración de cuerpos cetónicos en sangre aumenta del orden de diez veces durante el periodo de
2-24 días, a pesar de que solo hay una elevación muy pequeña de la concentración de ácidos grasos y que
la de glucosa permanece prácticamente constante. Sin embargo, y de forma algo sorprendente, esta
concentración no se debe a un aumento de la producción hepática de cuerpos cetónicos, ya que la
diferencia de concentraciones arteriovenosas a través del hígado indica que la velocidad de producción de
cuerpos cetónicos es similar en los días 3 y 24.
Esto se debe ya sea por aumento en la síntesis hepática, tiene que ser por disminución en la utilización de
los mismos por parte de los tejidos extrahepaticos, porque si la producción se mantiene constante,
entonces el aumento plasmático no es por aumento en la producción sino por defecto en la utilización, y
eso es una cosa que es clara que a medida que el ayuno avanza, la capacidad de utilización del cuerpo
cetónico por parte del tejido extrahepatico incluido el cerebro decrece, va decreciendo , y eso es lo que hace
que el nivel sérico de cuerpos cetónicos tienda a aumentar tanto hacia la cetoacidosis, porque la capacidad
de utilización cae manteniendo la síntesis, cuando yo hago cetoacidosis. Cuando sobreproduzco cuerpos
cetónicos o cuando infrautilizo los cuerpos cetónicos, o cuando tengo las dos: sobreproducción e
infrautilización, como es el caso del diabético tipo 1.
El aumento de la concentración de cuerpos cetónicos puede deberse a una reducción gradual de su
velocidad de utilización por el musculo y a un aumento de su velocidad de reabsorción del filtrado
glomerular por el riñón. El musculo capta en el tercer día de ayuno suficientes cuerpos cetónicos para cubrir
el 50 % de las necesidades energéticas, mientras que solo es el 10 % en el día 24. No se conoce el
mecanismo de la disminución de la captación de cuerpos cetónicos por el musculo durante este periodo
de ayuno.
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4.5 Papeles reguladores de los cuerpos cetónicos.
El aumento de la concentración de cuerpos cetonicos desde el día 2 hasta el 24 sugiere que deben
tener un importante papel regulador, además de actuar como un nutriente principal. Este aumento
estimula la velocidad de oxidación de los propios cuerpos cetónicos en diversos tejidos (cerebro y tejido
nervioso, corteza renal, glándula mamaria durante la lactancia, células epiteliales del intestino delgado
y, posiblemente, ciertos músculos vitales) disminuyendo así la velocidad de utilización de glucosa.
Hay alguna evidencia de que una concentración alta de cuerpos cetónicos inhibe la velocidad de
degradación de proteínas en musculo. Este puede ser un factor importante para reducir la velocidad de
degradación de proteínas en la última parte del periodo intermedio del ayuno (y, además, después de
traumatismos importantes, infección o quemaduras). La velocidad de liberación de alanina muscular
cae si la concentración sanguínea de cuerpos cetónicos se aumenta artificialmente en sujetos normales
que han ayunado durante carios días. Además, la velocidad de degradación de proteínas en pacientes
con traumatismos muy severos es menor si la concentración sanguínea de cuerpos cetónicos se eleva.
El mecanismo de este efecto de los cuerpos cetónicos no se conoce, pero parece que es indirecto dada
la falta de acciones de los cuerpos cetónicos no se conoce, pero parece que es indirecto dada la falta
de acciones de los cuerpos cetónicos in vitro. Se sabe que un intermediario metabólico de la oxidación
de leucina reduce la velocidad de degradación de proteínas en musculo, por lo que podría especularse
que la concentración de este intermediario aumenta por los cuerpos cetónicos o por su metabolismo
en musculo.
La inhibición de la degradación de proteínas en musculo y de la disminución utilización de glucosa en
cerebro por los cuerpos cetónicos, podría proporcionar un mecanismo concertado para mantener
constante la concentración sanguínea de glucosa durante el ayuno prolongado. La inhibición de la
degradación de proteínas reduce efectivamente la velocidad de formación de glucosa, pero se necesita
menos glucosa porque su utilización por el cerebro ha disminuido.
Los efectos de los cuerpos cetónicos sobre las velocidades de degradación de proteínas en musculo
son una extensión de la propiedades reguladoras del ciclo glucosa/ácidos grasos/cuerpos cetónicos.
Esta extensión resalta la importancia de la concentración de alanina en el control de la velocidad de
gluconeogénesis en hígado.
A medida que la concentración de alanina disminuye (debido a un descenso de la velocidad de
degradación de proteínas en musculo), también lo hace la velocidad de gluconeogénesis, adaptándose
al descenso de la velocidad de utilización de glucosa por el cerebro. Sin embargo, la capacidad de la
gluconeogénesis hepática no se afecta, por lo que el lactato y el glicerol pueden todavía convertirse en
glucosa a la misma velocidad durante todo el periodo de ayuno.
Una cuestión no aclarada todavía es porque la concentración de 3-hidroxibutirato observada en el
ayuno prolongado(6mM) no inhibe la lipolisis ni estimula la secreción de insulina, como cabría esperar
por el conocimiento de los mecanismos de control. Lo que ocurre es esto, cuando los niveles de
betahidroxibutirato aumentan ello hace que se incremente la sensibilidad en el tejido adiposo y por la
tanto se inhibía la lipolisis, y habría un mecanismo de retroinhibicion en la síntesis de
betahidroxibutirato, esos mecanismos en el ayuno están alterados y por eso es que estando altas los
niveles de betahidroxibutirato se continua el proceso lipolítico y la formación de cuerpos cetónicos)
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Quizás la sensibilidad del tejido adiposoy del páncreas , a los efectos reguladores del 3-hidroxibutirato,
se reduzca en el ayuno prolongado.
No solamente los cuerpos cetonicos regulan la velocidad de catabolia de la proteína muscular y
epidérmica, sino también las hormonas tiroides, en el ayuno la tasa metabolica basal disminuye
indicando que las hormonas tiroides también regulan la velocidad de catabolia de la proteína muscular
y epidérmica, esas hormonas tiroideas son 3: T3, T4 y la T3 reversa; entonces que se yo en el ayuno,
que el nivel de T4: Era normal, que el nivel de T3: Esta disminuido y el nivel de T3 reversa: Aumentado;
como la T3 es la hormona tiroidea de mayor actividad fisiológica explicaba perfectamente porque
estaba entonces la tasa basal metabolica disminuida)
4.6 Papel de la triyodotironina (T3) en el ayuno.
Aunque es probable que los cuerpos cetónicos jueguen algún papel en la regulación de la degradación
de proteínas durante el ayuno prolongado, existe considerable evidencia sobre la implicación de las
hormonas tiroides. Estudios realizados en el hombre han mostrado que la velocidad metabolica basal
disminuye del orden de un 25 % tras 2-3 dias de ayuno. La hormona tiroxina está implicada en el control
de la velocidad metabolica basal, como se sabe desde hace muchos años, por lo que podría esperarse
que su concentración disminuyera durante el ayuno.
No es así, sin embargo esto no significa que esta hormona no participe, ya que hay evidencia de que la
tiroxina no es la forma activa de hormonas tiroides. Se considera que la forma activa es la 3,5, 3 –
triyodotironina (abreviada como T3) producida por disociación de la tiroxina en los tejidos periféricos,
especialmente el hígado y riñon. La importancia de la T3 se deduce del hecho de que la velocidad de
conversión de T4 en T3 disminuye durante el ayuno, con lo que baja la concentración de T3.
Esto no es todo, sin embargo la T3 se forma por eliminación del yodo en la posición 5 de la tiroxina , es
decir, del anillo tirosina más lejano respecto al átomo de carbono alfa, con lo que se produce 3,5, -3
triyodotironina, sin embargo también puede eliminarse del yodo de la producción 5 , es decir , del anillo
tirosina más próximo al átomo de carbono alfa , produciéndose 3, 3 -5 triyodotironina que es
considerablemente menos activa que la T3 y se conoce como T3 reversa , la conversión de T4 en T3
disminuye en el ayuno prolongado , a la vez que aumenta la conversión de T4 en T3 reversa con lo que
la concentración plasmática de T3 cae y la de T3 reversa se eleva , el mecanismo que controla esos
cambios es desconocido , estos cambios en las hormonas tiroides son importantes para comprender la
integración metabólica en el ayuno , ya que la T3 participa en el control de la degradación de proteínas
en el musculo y en el gasto energético en el animal entero.
Experimentos realizados en animales muestra que el ayuno aumenta la excreción de nitrógeno en ratas
normales, pero no en ratas tiroidectomizadas. Ellos hacen unos experimentos, ellos cogen a un grupo
de ratas, le quitan la tiroides, volviéndolas hipotiroideas y las ponen en el ayuno junto con un grupo
de ratas normales y observan los cambios, llegan a la conclusión que las ratas hipotiroideas perdían
menos proteína en el ayuno que las ratas normales , demostrando de esa manera que las hormonas
tiroideas regulan la velocidad de catabolia de la proteína muscular y epidérmica.
Además, la velocidad de liberación de aminoácidos por musculo incubado in vitro (que es un índice de
degradación proteica) es menor en músculos de animales tiroidectomizados que en los animales
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normales; igualmente, la pérdida de peso corporal durante el ayuno es menor en ratas
tiroidectomizadas. Además, la tiroidectomía aumento de forma importante durante la supervivencia
durante el ayuno, mientras que algunas ratas hipotiroideas llegaron a vivir hasta 20 días. Este trabajo
sugiere que el estado hipotiroideo en el hombre sometido a ayuno reduce la velocidad de degradación
de proteínas corporales, por lo que es importante para sobrevivir. En cambio, cuando la concentración
de T3 se mantiene (por administración oral) hay un aumento de las velocidades de excreción de urea
y 3 –metilhistidina, siendo ambos índices de degradación de proteínas.
Es asimismo importante el hecho de que la velocidad metabólica basal disminuye en el ayuno a valores
mínimos para conservar los nutrientes; esto probablemente se debe a la disminución de la
concentración de T3, ya que ello provoca un descenso del gasto energético y, por tanto, de la utilización
de nutrientes. Esto tiene importancia no solo en la consideración de la respuesta metabólica al ayuno,
sino también en situaciones de hiperalimentacion ya que en este caso hay un aumento de la velocidad
metabólica y parece que la T3 está también implicada.
No se ha clarificado todavía si los efectos de los cuerpos cetónicos y de la T3 son los únicos implicados
en el control de la degradación de proteínas. Esta es una cuestión extremadamente importante, ya que
hay varias situaciones clínicas comunes, caracterizadas por una velocidad alta de degradación proteica,
que se considera que son perjudiciales para el bienestar del paciente.
RESPUESTA METABOLICA A LA REALIMENTACION.
El hombre come generalmente de manera intermitente, por lo que la realimentación después de un
periodo de ayuno es un hecho que ocurre diariamente. Se ha estimado que el hombre utiliza normalmente
alrededor del 15 % de su tiempo comiendo, aunque la absorción dura mucho más. Se consideraran aquí
dos situaciones de realimentación: después del ayuno nocturno y después de un periodo prolongado de
ayuno. Las reservas energéticas corporales se han movilizado en ambos casos durante el periodo previo de
ayuno, pero estos procesos se inhiben inmediatamente después de la realimentación para que los
nutrientes que se absorben el intestino puedan utilizarse y, si es necesario, almacenarse para evitar
cambios grandes en las concentraciones sanguíneas.
En otras palabras , los procesos que liberan glucosa , ácidos grasos y aminoácidos deben inhibirse
fuertemente durante la realimentación , mientras que los utilizan y almacenan estos nutrientes tienen que
aumentar hasta niveles que dependen de la calidad y cantidad del alimento disminuido consumido.
4.7 Respuesta metabólica a la realimentación después del ayuno nocturno.
El ciclo día/noche impone generalmente un ritmo diurno en el comportamiento nutricional del animal,
de modo que deben almacenarse suficientes nutrientes durante el periodo activo (día o noche) para
satisfacer las necesidades metabólicas durante el periodo de sueño. Esto es un problema particular
para animales pequeños de sangre caliente, especialmente durante el invierno. El hombre suele ayunar
unas 12 horas durante el periodo nocturno, por lo que necesita hacer uso de las reservas de nutrientes,
tal como se indicó en la introducción de este capítulo.
 Cambios en las concentraciones de nutrientes y hormonas.
El ayuno nocturno termina en el hombre con el desayuno que debe ser una comida rica en
carbohidrato. La principal comida del día es el desayuno, porque durante la noche mi
211
organismo acabo con mi reserva endógena de glucógeno hepático y tejido adiposo , y hay que
restituirlo de tal manera que es tremendo error no desayunar , porque eso me genera
descompesacion metabolica). Indudablemente los cambios en la concentracióncirculante de
insulina juegan un papel importante en la suave transición metabólica desde uso de las
reservas de nutrientes endógenos al de nutrientes exógenos, la mayoría no todos utilizan
glucosa para satisfacer sus necesidades energéticas, después de una comida que tenga una
proporción alta de carbohidratos, con lo que el cociente del intercambio respiratorio se
aproxima o supera la unidad . La concentración de glucosa en sangre periférica no aumementa
a más de dos veces, a pesar de la ingestión rápida de cantidades grandes de carbohidratos
fácilmente digeribles, hay varias razones para ello:
1. Parece haber una liberación refleja de insulina en respuesta a la visión de la comida. Este
aumento de la concentración de insulina antagonizara la acción del glucagón en el hígado,
con lo que las velocidades de glucogenolisis y gluconeogénesis disminuirán. Tambien
inhibirá la movilización de ácidos grasos en el tejido adiposo. Por tanto, el hígado estará
preparado para captar glucosa cuando su concentración en sangre portal hepática
aumente.
2. La presencia de carbohidratos en el duodeno provoca la liberación de hormonas
intestinales, que aumentan marcadamente la sensibilidad de las células de los islotes de
Langerhans a concentración de glucosa en sangre portal hepática aumentara
notablemente la velocidad de secreción de insulina.
3. Los cambios de la concentración de glucosa en la vena porta hepática son mucho mayores
que en la sangre preriferica; este cambio inhibe la fosforilasa y activa la glucógeno sintasa,
con lo que el hígado captara glucosa.
4. Una reducción de la concentración sanguínea de ácidos grasos reducirá su acción
inhibidora sobre la utilización de glucosa en los tejidos periféricos (mediante el
ciclo/glucosa/ácidos graso) y facilitara por tanto la captación de glucosa por estos tejidos.
Si la comida contiene lípidos, su velocidad de digestión , absorción de glucosa. En el ayuno
prolongado la respuesta metabolica al ayuno prolongado es similar al ayuno nocturno
normal , con una diferencia y es que el organismo cuando hace ayuno prolongado pierde
habilidad para el metabolismo de proteínas y aminoácidos y los procesos de desaminacion
superan la capacidad de detoxificacion que tiene el ciclo de la urea , lo que vieron estos
investigadores en esa población fue: Que las personas que fueron realimentadas con base
ricas en proteínas se morían porque hacían hiperamonemia, encefalopatía amoniacal
coma hepático y muerte ; demostrándose que la mejor dieta para realimentar frente a un
ayuno prolongado , es una dieta mixta en carbohidratos y pobre en proteínas , en la medida
en que el organismo reestablezca la capacidad para el meabolismo , yo voy incrementando
la concentración de proteínas en la dieta , con ese lograron recuperar gran parte de esa
población, como consecuendia de la segunda guerra fría .
5. De todos modos, la liberación de insulina en respuesta a la comida aumentara la actividad
de la lipoproteína lipasa en el tejido adiposo, facilitando así la captación de triacilgliceridos
212
por este tejido. Finalmente, la insulina estimula la velocidad de transporte de aminoácidos
y de la síntesis proteica en muchos tejidos y, además, inhibe la degradación de proteínas,
por lo que los aminoácidos absorbidos procedentes de una comida mixta serán captados
por los tejidos y convertidos en proteínas.
Puede surgir un problema con comidas ricas en proteínas y pobres en carbohidratos. La secreción de
insulina en estas condiciones podría dar lugar a una importante hipoglicemia por inhibición de la
producción de glucosa y facilitación de su utilización, pero esto se impide por la secreción adicional de
glucagón en respuesta al alto contenido proteico, La concentración alta de glucagón asegura que la
gluconeogénesis hepática se mantenga en orden a suministrar glucosa sanguínea ; por su parte , la
concentración alta de insulina asegura que puedan seguir habiendo velocidades altas de captación de
aminoácidos y triglicéridos , junto con síntesis de proteínas y lípidos , en los tejidos periféricos.
RESPUESTA METABOLICA AL TRAUMATISMO.
Existen similitudes entre la respuesta metabólica al traumatismo y al ayuno como se deduce de análisis
realizados en sangre y en orina en pacientes traumatizados y de estudios en animales experimentales
y estas son el aumento de la concentración plasmática de ácidos grasos y el balance negativo del
nitrógeno , sin embargo hay importantes diferencias como el aumento en la velocidad metabólica o la
elevación de la concentración sanguínea de glucosa que pueden explicarse por altas concentraciones
de catecolaminas y glucorticoides y perdida rápida de proteínas corporales , esta última es la respuesta
que ha recibido quizá mayor atención habiéndose planteado las cuestiones siguientes, ¿Que tejidos
pierden proteínas ? ¿Se ve afectada la síntesis o la degradación de proteínas? ¿Qué factores controlan
los cambios en estos procesos? ¿Es ventajosa la pérdida de proteínas corporales en situaciones de
traumatismo?
La mayoría de las proteínas se pierden muy probablemente a nivel muscular, esto no es sorprendente,
puesto que el musculo es el sitio que tiene la velocidad más alta de recambio proteico. Estudios
realizados sobre la síntesis global de proteínas en el organismo sugieren que en traumatismos leves no
hay cambio en la degradación de proteínas, sino que desciende su velocidad. Sin embargo, la velocidad
de degradación de proteínas aumenta en casos de traumatismos más severos. Es interesante la
observación de que los traumatismos severos no dan lugar a aumento de la velocidad de degradación
si la concentración de los cuerpos cetónicos es alta. Estas observaciones en pacientes traumatizados
se han utilizado como evidencia de que los cuerpos cetónicos pueden reducir la velocidad de
degradación de proteínas.
Los cambios metabólicos observados después de un traumatismo deben ser resultado de ciertas
modificaciones en las concentraciones hormonales; las concentraciones de insulina y T3 disminuyen,
mientras que las catecolaminas, glucagón y glucocorticoides aumentan. Las concentraciones elevadas
de catecolaminas, glucagón y cortisol y las concentraciones disminuidas de insulina, podrían explicar la
hiperglicemia, ya que estas modificaciones hormonales conducirían a un aumento de las velocidades
de glucogenolisis y gluconeogénesis en hígado. Además, el aumento de la concentración sanguínea de
ácidos grasos reduciría la velocidad de utilización de glucosa en musculo y otros tejidos. Por otra parte,
la disminución de la concentración de insulina podría explicar el descenso de la velocidad de síntesis
de proteínas. El aumento de cortisol que puede llegar a triplicarse en el hombre después de
traumatismos severos