PRACTICA N10

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PRACTICA Nº 10
INTEGRACIÓN Y REGULACIÓN DEL METABOLISMO
RELACIÓN DE EXPERIMENTOS 
1. Determinación de glucosa en sangre 
2. Realizar la curva de Tolerancia de Glucosa 
3. Determinación de glucosa en orina 
4. Determinación de cuerpos cetónicos en orina 
 
INTRODUCCIÓN. 
El metabolismo intermediario de cada clase de sustrato por lo general es considerado por separado; sin embargo, estos procesos ocurren en nuestro organismo en forma concertada, donde las diferentes vías metabólicas se hallan enlazadas, formando una verdadera red metabólica controlada rigurosamente por diferentes mecanismos regulatorios. 
Esta integración exquisitamente regulado, es la que permite a cada célula llevar a cabo sus funciones bioquímicas y sin duda, de esta íntima y armoniosa organización dependerá la función integrada de todas las células que conforman un organismo, caso contrario sobrevendrá una enfermedad. 
Un aspecto muy interesante en la regulación del metabolismo celular corresponde a la participación de las hormonas que son sintetizadas en tejidos específicos (Glándulas) secretadas a la sangre y luego transportadas hasta alcanzar sus células “blanco”, donde previa interacción con sus receptores ejercerán sus efectos regulatorios fundamentalmente a través de :
· Activación o desactivación de enzimas ya existentes en las células “blanco”, a través de segundos mensajeros
· Inducción de la síntesis de enzimas o alguna otra proteína.
En esta práctica centraremos nuestra atención en algunas acciones metabólicas de la insulina usando como modelo experimental el estado diabético.
La diabetes Mellitus es una enfermedad producida por la carencia absoluta o relativa de insulina en el organismo, se conoce dos tipos de esta enfermedad: La diabetes tipo I o insulino dependiente y la diabetes tipo II o insulino no dependiente. Hay varias 
CADENA RESPIRATORIA
GLUCOSA
Glucosa 6 P
GA 3 P
Di OH A P
Ac. 3 PG
Piruvato
Acetil CoA
CK
Oxalacetato
PROTEINAS
Aminoácidos
 Ceto ácidos
NH4
Ribosa 5 P
NADPH2
Serina 
Glicina
Alanina
Aspartato
Asparragina
TRIGLICERIDOS
Ac. Grasos
Glicerol
Glucógeno
Albúmina
Ac. Grasos Albúmina
Albúmina
Ac. Grasos
Acetil CoA
Acetil CoA
Acetil CoA
Acetil CoA
A. Grasos
TG
VLDL
Colesterol
Cuerpos Cetónicos
 Figura Nº 10.1.- Integración de las vías metabólicas de carbohidratos, lípidos y 
 proteínas
diferencias en cuanto a la etiología y alteraciones metabólicas entre los dos tipos mencionados; pero lo que caracteriza a cada uno de ellas y les da el nombre es el hecho de que en la diabetes tipo I, la causa primaria es un defecto o destrucción de las células beta del páncreas, productores de insulina, y el paciente solo se alivia con la administración de insulina. En tanto que en la diabetes tipo II la causa primaria es un defecto en la respuesta a la insulina, aquí el paciente alivia sus síntomas por administración de antidiabéticos que estimulan la secreción de insulina por las células beta del páncreas y raramente hacen cetosis. 
Además la diabetes tipo II aparece en épocas tardías de la vida (después de los cuarenta años ) y la herencia juega un rol importante. En cambio en la Diabetes tipo I La cetosis es común y aparece en etapas tempranas de la niñez o juventud. La tabla I resume las características más importantes de ambos tipos de diabetes.
TABLA I. Características distintivas entre la diabetes mellitus insulino dependiente (Tipo I) y la diabetes mellitus no dependiente de insulina (Tipo II).
	CARACTERÌSTICAS
	TIPO I
	TIPO II
	Edad de inicio
Cetosis
Peso corporal
Prevalencia
Presencia de anticuerpos contra islotes
Complicaciones
Secreción de insulina
Tratamiento con insulina
Resistencia a la insulina
	Menos de 30 años
Común
No obeso
0,2- 0,3%
SI
Frecuentes
Casi nula o nula
Siempre necesaria
Ocasional
	Más de 40 años
Raro 
Obeso (80%)
2-4%
NO
Frecuentes
Normal o casi normal
No es necesario
Usual
Hay muchas sustancias que pueden producir los síntomas diabéticos cuando son administrados al organismo debido a que pueden producir un deterioro o destrucción de las células beta del páncreas, con la consiguiente ausencia parcial o total de insulina.
Una de las sustancias que produce diabetes es el aloxano (2,4,5,6 tetraoxipirimidina o pirimina tetrona). Causa un daño permanente de las células beta de los islotes de Langerhans, produciéndose un cuadro de diabetes mellitus humana. Esta sustancia también es tóxica y hepatotóxica pero a dosis mayores.
La estreptozotocina es otra sustancia que causa diabetes, es un antibiótico de amplio espectro obtenido de Streptomyces achromogenes produce necrosis de las células beta y su acción es más selectiva sobre dichas células que el aloxano razón por la cual ahora se el usa más en diabetes experimental.
H N
O
O
O
Aloxano
NH
Otras sustancias con capacidad de producir diabetes por afectar a las células beta de los islotes de Langerhans son el ácido dehidroascórbico, la 8-hidroxiquimolina, la ditizona y otras quimolinas; pero su acción diabetogénica es menos pronunciada y menos específica que el aloxano y estreptozotocina.
Curva de Tolerancia a la Glucosa 
· Esta curva mide la capacidad de liberación de insulina.
· Esta prueba se realiza cuando existen dudas referentes al diagnóstico de una diabetes, para diferenciar una diabetes sacarina y la glucosuria renal, o para determinar una tendencia hacia la diabetes mellitus en los hijos de padres diabéticos, o bien se efectúa en personas que desean asegurarse de padecer la enfermedad en forma latente o potencial.
· Consiste en someter al paciente (en ayunas) a que ingiera de glucosa anhidra de 1.75 g/Kg de peso, disueltos en 100 ml. de agua hervida, y con jugo de limón en un lapso de 5 minutos. Esta primera toma constituye la muestra basal, luego se toman muestras a los 60, 120 y 180 minutos.
 
Ejemplos de curvas de pruebas de tolerancia a la glucosa (PTG). El diagrama muestra la relación entre la glucosa plasmática (en mg/litro) y las horas transcurridas después de la carga oral de glucosa en pacientes diabéticos (línea segmentada); personas con disminución de la tolerancia a la glucosa (línea de puntos) y personas normales (línea entera).
PARTE EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO 1
1.1 Resultados Obtenidos: (Paola)
	Muestra
	Absorbancia
	Concentración
	Blanco de reactivo
	0,039
	-
	Estándar
	0,344
	-
	Muestra Basal
	0,630
	193,77
	Muestra 1 horas
	1,026
	323,61
	Muestra 2 horas
	0,864
	270,49
	Muestra 3 horas
	0,795
	247,87
1.2 Cálculos: (Paola)
a) Hallar el factor de calibración:
_________327,87_________
b) Hallar la concentración de glucosa basal:
_________193,77_________
1.3 Graficar la curva de tolerancia a la glucosa con los resultados obtenidos: (Paola)
1.4 Interpretación de resultados: (Paola)
A través de la gráfica N°1 podemos concluir que los valores de glucosa basal son superiores a 128 mg/dl por lo que se puede sospechar de una hiperglucemia o diabetes tipo 2. Por otro lado, al pasar la primera hora podemos observar como se eleva la curva y, a partir de la segunda hora, esta empieza a descender. Sin embargo, hasta la tercera hora no hay retorno a los valores normales de glucosa basal. Pese a esto, puede que los valores se normalicen pasando las tres horas.
Finalmente, con todos estos datos, podemos concluir que el paciente tiene diabetes, pero no podemos decir que tipo de diabetes es, puesto que se necesitan hacer pruebas más especializadas para poder determinarlo con exactitud.
EXPERIMENTO 3
DETERMINACIÒN CUALITATIVA DE CUERPOS CETÒNICOS EN ORINA
 Resultados:
 Anotar el resultado, explicando lo observado:
Se observa que, en la determinación de la orina por cuerpo cetónico, la muestra de orina está en un tubo de ensayo, se le agrega el reactivo de nitroprusiato de sodio, después de unos minutos, nos da como resultado el complejo de color violeta que indica que la muestra es positiva para encontrar cuerpo cetónico.
INTERROGANTES
1. ¿Por qué razón se produce cetonuria en el estado diabético?( Grecia)
Los cuerpos cetónicos o cetonas son unos productos de desecho de las grasas. Se producen cuando el cuerpo utiliza las grasas en lugar de los azúcares para generar energía. En una persona con diabetes se producen cuando no hay suficiente insulina para meter la glucosa dentro de las células. Por esta razón las células creerán entonces que no hay azúcar y utilizarán las grasas como fuente de energía. (1) 
2. Mediante un esquema señale las principales rutas de señalización para el mecanismo de acción de la insulina. (Daniela)
Activación de la vía de las MAPK por acción de la insulina: La insulina activa la vía de las MAPK a través de dos mecanismos: el primero, la activación del IR promueve la asociación de la proteína Shc, la cual une al complejo Grb2/SOS; SOS activa a Ras, la cual inicia el encendido de la cascada de las MAPK. GTP-Ras une y activa a Raf-1 que subsecuentemente lleva a la fosforilación y activación de MEK y de las ERK1/2. Alternativamente existe una vía independiente de Shc pero dependiente de la activación del IRS por la que la insulina es capaz de activar a las MAPKs. En esta, una vez activo IRS, une al complejo Grb2/SOS y a partir de este punto la secuencia de activación de proteínas es la misma que se describió para Shc (2)
Activación de la vía de la PI3K/Akt por la insulina: Esta vía representa el principal mecanismo por el que la insulina ejerce sus funciones en el metabolismo. El IR activo y autofosforilado, activa a IRS la cual contiene varios sitios de fosforilación en residuos de Tyr (Y) que al ser fosforilados por el IR, se convierten en sitios de unión y activación de proteínas que contienen dominios SH2 como PI3K. La PI3K consta de una subunidad reguladora (p85) y de una subunidad catalítica (p110). La interacción entre p85/IRS-1 da por resultado la activación de p110 y a consecuencia de ello, p110 tiene acceso a su sustrato PI(4,5)P2 , el cual es fosforilado en la posición 3 del inositol, generando PI(3,4,5)P3 , que sirve como sitio de unión para cinasas de Ser como PDK1 y Akt(2)
Regulación del transporte de glucosa por la insulina:La insulina promueve la translocación del transportador GLUT4 de compartimentos intracelulares a la membrana plasmática. La proteína AS160 en su estado no fosforilado y activo regula negativamente a las proteínas G pequeñas Rab, las cuales participan en el tráfico vesicular de GLUT4. AS160 estimula la hidrólisis del GTP unido a las Rab (generando Rab-GDP, inactivo) e inhibiendo el tráfico vesicular. Cuando AS160 es fosforilada por Akt se inhibe, por lo que se incrementa el tráfico-dependiente de Rab-GTP (activo) de GLUT4 a la membrana plasmática. Por otra parte, PDK1 induce también la fosforilación de sitios críticos en el asa de activación de dos formas atípicas de la PKC (2)
Mecanismos de regulación de la señal de insulina: Las acciones de la insulina son moduladas a través de diferentes mecanismos entre los que destacan: a) la endocitosis y reciclamiento de los receptores, que controlan su degradación y número en la membrana celular; b) la acción de proteínas con actividad de fosfatasa de tirosina (PTPs), que desfosforilan residuos de proteínas clave de la señalización de la insulina como el IRS y su propio receptor, y c) la fosforilación en residuos de Ser/Thr del IR y del IRS. Estos mecanismos regulan la señal de la insulina a nivel del receptor o de proteínas río abajo de éste, alterando su actividad, desacoplando la formación de complejos proteicos y regulando su número y localización celular. (2)
3. ¿Cómo se explica la hiperglicemia y glucosuria que presentan los diabéticos de tipo II? (Grecia)
Hiperglicemia: Cuando el azúcar no puede entrar en las células, se acumula un nivel alto de este en la sangre, lo cual se denomina hiperglucemia. El cuerpo es incapaz de usar la glucosa como energía. Esto lleva a los síntomas de la diabetes tipo 2.(3)
Glucosuria: En el caso de la diabetes mellitus, la glucosuria asociada a ella se produce a causa de los elevados niveles de glucosa que aparecen en sangre al no poder ser normalizados por la insulina. Al alcanzar niveles superiores a los 180 mg/dl, las nefronas permiten que la glucosa no se reabsorba y pase a la orina.(4) 
4. ¿Cómo se encontraran los ciclos alanina – glucosa y Cori en un diabético no tratado? (Daniela)
Ciclo alanina-glucosa: En el músculo los aminoácidos liberan amonio que capta el alfacetoglutarato para formar glutamato por acción de la Glutamato deshidrogenasa, el glutamato formado cede el grupo amino al piruvato que se transforma en alanina en una reacción de transaminación catalizada por GPT O ALA, el piruvato se forma constantemente en el hígado por medio de la glucólisis, la alanina es transportada hacia el hígado y allí se transamina de nuevo con el alfa cetoglutarato por acción de la GPT O ALA y se convierte en piruvato el piruvato formado vía gluconeogénesis se convertirá en glucosa; en un diabetico se ha comprobado que por la acción de una enzima, la fosfatasa, que existe en gran cantidad en el hígado, la glucosa-6-fosfato deja en libertad ácido fosfórico y glucosa, la glucosa-6-fosfato está aumentada. (5)
5. ¿En qué casos se indica la prueba de tolerancia a la glucosa? (Vyctoria)
Mide la respuesta de nuestro cuerpo (metabolismo) al azúcar. Se realiza generalmente para el diagnóstico de una diabetes (diferenciar una diabetes sacarina y la glucosuria renal) o para determinar una tendencia hacia la diabetes mellitus en los hijos de padres diabéticos. Comúnmente se usa también para diagnosticar la diabetes gestacional, ya que las embarazadas corren un alto riesgo en el proceso del desarrollo del feto.
6. ¿Cuál es la razón de emplear flúor en la mezcla anticoagulante para la sangre cuando se va a determinar glucosa en la muestra? (Daniela)
La adición de fluoruro de sodio a un tubo ayuda a prevenir la descomposición de la glucosa en la sangre (un proceso llamado glucólisis) y a mantener su nivel en una muestra de sangre, el fluoruro de sodio actúa como anticoagulante, uniendo los iones de Ca2+; además, el fluoruro de sodio estabiliza los niveles de glucosa, esta se descompone en piruvato y lactato con la implementación secuencial de varias reacciones enzimáticas. El fluoruro de sodio inhibe algunas reacciones enzimáticas, incluida la conversión de fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato, y evita la glicólisis.(6)
7. Considerando los tipos de diabetes I y II, la diabetes causado por aloxano, a cuál de ellos se asemeja. ¿Por qué? (Paola)
La diabetes tipo I se caracteriza por una deficiencia absoluta de insulina como resultado de la destrucción autoinmune de las células B pancreáticas. 
El aloxano es utilizado como un tóxico selectivo para las células beta pancreáticas, ya que se acumula preferentemente en las células beta como análogos de glucosa. Además, la acción citotóxica del aloxano está mediada principalmente por la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Se ha observado que el aloxano y el producto de su reducción, el ácido dialúrico, establecen un ciclo redox con la formación de radicales superóxido, que experimentan dismutación a peróxido de hidrógeno (H2O2) y los radicales hidroxilo más altamente reactivos se forman por la reacción de Fenton. Además, el aumento masivo de la concentración de calcio citosólico finalmente provoca la destrucción rápida de las células beta de los islotes pancreáticos (7). Por lo tanto, se puede concluir que el aloxano induce una diabetes mellitus tipo I.
8. ¿Qué es la hemoglobina glicasada, y qué importancia tiene en el estudio de la diabetes? (Vyctoria)
La hemoglobina glicasada o glucosilada, es el valor de la hemoglobina que tiene glucosa adherida, y esto ocurre principalmente, cuando hay una concentración alta de glucosa libre por el torrente sanguíneo, que, al tener contacto con los glóbulos rojos, se puede adherir permanentemente (8). Por esta razón, es una característica importante que puede insinuar la presencia de una anomalía con la insulina. Asimismo, existen varios estudios que lo consideran la mejorprueba para el control glucémico. Se sabe también que la hemoglobina glucosilada se separa en diferentes fracciones, sin embargo, la fracción HbA1c es la que se relaciona con las altas concentraciones de glucosa. (9)
9. ¿Cómo se encontrará la gluconeogénesis en una persona con Diabetes tipo I no tratada? ¿Por qué? (Vyctoria)
La diabetes tipo I ocurre cuando existe un trastorno crónico en el cual el páncreas produce muy poca insulina o directamente no la produce. En este sentido, se puede decir que ante la falta de insulina, las células no podrán captar la glucosa de la dieta, y por ello, es posible que el cuerpo adopte mecanismos para contrarrestar esa supuesta falta de glucosa como en el ayuno. Así, la gluconeogénesis será un mecanismo activo para abastecer de glucosa al organismo, a partir de aminoácidos, lactato, glicerol, entre otros precursores. 
10. ¿Por qué en un paciente diabético insulino dependiente, uno de los problemas que se le presenta es la hipoglicemia? (Valentina)
La hipoglicemia se trata de la diabetes tipo I en tratamiento de insulina, por las concentraciones bajas de glucosa en sangre y reversión de los síntomas luego del suministro de glucosa. La hipoglicemia resulta muy dañina a corto plazo ya que el cerebro se nutre principalmente de glucosa y su ausencia causa disfunción, daño celular y muerte si es prolongada.
La hipoglucemia no es específica y puede variar dependiendo del grado de hipoglucemia, edad del paciente y la rapidez de descenso de la glicemia. Los pacientes con pobre control de diabetes parecen desarrollar síntomas de hipoglicemia con glicemias no tan bajas como en no diabéticos o diabéticos controlados.
REFERENCIAS
1. Diabetes FP. Cetoacidosis diabética [Internet]. Fundaciondiabetes.org. [citado el 11 de noviembre de 2021]. Disponible en: https://www.fundaciondiabetes.org/infantil/187/cetoacidosis-diabetica-ninos 
2. Alberto, J., Reyes, O., & Plancarte, A. (n.d.). BASES MOLECULARES DE LAS ACCIONES DE LA INSULINA. 
3. 
4. Retrieved from http://www.facmed.unam.mx/publicaciones/ampb/numeros/2008/01/f_Articulo2.pdf
5. Diabetes tipo 2 [Internet]. Medlineplus.gov. [citado el 11 de noviembre de 2021]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000313.htm 
6. CanalSALUD. Glucosuria renal [Internet]. Mapfre.es. 2016 [citado el 11 de noviembre de 2021]. Disponible en: https://www.salud.mapfre.es/enfermedades/urologicas/glucosuria-renal/ 
7. Metabolismo de los glúcidos [Internet]. Smu.org.uy. [citado el 11 de noviembre de 2021]. Disponible en: https://www.smu.org.uy/publicaciones/libros/historicos/dm/cap4.pdf 
8. Tubo de extracción para el análisis de la glucemia OÜ InterVacTechnology. (2015). Retrieved November 18, 2021, from http://twitter.com/MedicalExpoNews website: https://www.medicalexpo.es/prod/oue-intervactechnology/product-101111-667412.html
9. Rohilla A, Ali S. Alloxan Induced Diabetes: Mechanisms and Effects. Int J Res Pharm Biomed Sci [Internet]. 2012;3. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/266461830_Alloxan_Induced_Diabetes_Mechanisms_and_Effects 
10. Fmdiabetes.org/ [Internet]. Federación Mexicana de Diabetes. 2016 [cited 2021 Nov 18]. Available from: https://fmdiabetes.org/hemoglobina-glucosilada/
11. Lidia O, Silvia M, Rodríguez Cascaret, Argenis, Manuel R, Mena C. Hemoglobina glucosilada en pacientes con diabetes mellitus. MEDISAN [Internet]. 2015 [cited 2021 Nov 18];19(4):555–61. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1029-30192015000400012