Via Metabolic A de La Hexosas y de Los Acidos Uronicos

Vía metabólica de las hexosas y de los ácidos urónicos

DRA. ROSIO PANDO LAZO PROFESORA AUXILIAR  FACULTAD DE MEDICINA HUMANA 

Vía metabólica de las hexosas • También se le denomina la VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO , DESVIACION DE LAS HEXOSAS MONOFOSFATO, O RUTA DEL 6-FOSFOGLUCONATO. • En síntesis, se trata de una Vía que procura obtener poder reductor del NADPH e intermediarios del tipo PENTOSA claves para la síntesis de ácidos nucleicos.

Vía metabólica de las hexosas • Esta vía se lleva a cabo dentro del citosol. •  Tiene dos fases bien marcadas y definidas : – FASE OXIDATIVA : Destinada a generar NADPH. – FASE NO OXIDATIVA : Está destinada a producir azucares de 5 carbonos o Pentosas. • Aproximadamente el 10% de todo el poder reductor necesario para la actividad celular y tisular humana se genera en la Vía las Pentosas Fosfato.

FASE OXIDATIVA IRREVERSIBLE DE LA VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

 Todo empieza con la acción de la Glucosa 6 Fosfato deshidrogenasa sobre La Glucosa 6 fosfato, luego actúan dos enzimas adicionales hasta obtener Ribulosa-5-fosfato. RESULTADO : DOS MOLÉCULAS DE NADPH

FASE OXIDATIVA IRREVERSIBLE DE LA VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO • El punto principal de regulación de esta vía es la acción de la Glucosa 6 fosfato deshidrogenasa. • Se asegura buena proporción NADPH/NADP+. • El resultado final es la ribulosa 5 fosfato , que por intermedio enodiol y efecto de la ribosa isomerasa llega hasta ribosa 5fosfato

IMPORTANCIA CLÍNICA DE DEFICIENCIA DE LA ENZIMA GLUCOSA 6 FOSFATO DESHIDROGENASA • Cuando falta esta enzima o hay variantes genéticas deficientes de esta enzima en los eritrocitos se produce un  Anemia intensa . • La integridad de la membrana del hematíe es preservada cuando es glutation está reducido. Para que el glutation se mantenga reducido se requiere NADPH. • Luego, el hematíe puede romperse si hay  deficiencia de G6PD y poca cantidad de NADPH para reducir el glutation.

USOS CELULARES DEL NADPH • Sintesis de ACIDOS GRASOS • SINTESIS DEL COLESTEROL • HIDROXILACION DE NEUOTRANSMISORES

• DETOXIFICACION DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO. • MANTENIMIENTO DEL GLUTATION EN SU FORMA REDUCIDA.

USOS CELULARES DEL NADPH • El NADPH es fundamental para contrarrestar el Estrés oxidativo. • Recordemos que el Estrés oxidativo se genera por el metabolismo aerobio, reacciones con medicamentos y toxinas del medio ambiente. • Si no se controla adecuadamente el Estrés oxidativo se puede producir lesión irreversible del ADN, lesión de proteínas y lípidos insaturados, propiciando muerte celular .

NADPH Y SU PAPEL PARA REDUCIR EL ESTRÉS OXIDATIVO • Una sustancia fundamental para mantener  “a raya” al peróxido de hidrógeno es el glutation reducido. • Cada vez que el glutation “se enfrenta” al H2O2 se oxida y entonces ya no sirve para proteger a las células. • Justamente el NADPH entrega hidrogeniones y hace volver al glutation a su versión reducida ( PROTECTORA)

FASE NO OXIDATIVA DE LA VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

EL NADPH Y EL SISTEMA DE MONOOXIGENASAS DEL CITOCROMO P-450 . Las monooxigenasas(oxidasas de función mixta) incorporan un átomo de oxígeno molecular a un sustrato lo que genera reducción del otro átomo hasta agua. . En el sistema de monooxigenasa el citocromo P-450, el NADPH ofrece equivalentes reductores necesarios para las reacciones de esta serie.

EL NADPH Y EL SISTEMA DE MONOOXIGENASAS DEL CITOCROMO P-450 • Este sistema efectúa diferentes funciones en células de dos localizaciones separadas. La reacción global catalizada es: R-H+ O + NADPH+ 2

H-----R-OH+ H2O + NADPH.

• DONDE R puede ser un esteroide, un fármaco u otra sustancia química. • SISTEMA MITOCONDRIAL: La función de la monooxigenasa del citocromo P450 mitocondrial es participar en la hidroxilación de los estroides, por ejemplo en tejidos productores de hormonas.

EL NADPH Y EL SISTEMA MONOOXIGENASAS DEL CITOCROMO P-450 • Esteroides como los de la placenta, ovario, testículo y corteza suprarrenal. • Se emplea para hidroxilar a los intermediarios durante la conversión del colesterol en hormonas esteroides. • El hígado recurre a éste sistema en la síntesis de ácidos biliares. • El ríñón lo utiliza para hidroxilar a la vitamina 25hidroxicolecalciferol8vit.D) en su forma 1,25 hidroxilasa bilogicamente activa.

EL NADPH Y EL SISTEMA DE MONOOXIGENASAS DEL CITOCROMO-P450 •

SISTEMA MICROSÓMICO :Una función muy importante del sistema microsómico de la monooxigenasa del citocromo P-450 que se encontró relacionada con las membranas del RE liso(de manera particular en el hígado) es la destoxicación de compuestos extraños(xenobióticos).

• Entre ellos están fármacos y contaminantes como derivados del petróleo, carcinógenos y plaguicidas.

EL NADPH Y EL SISTEMA DE MONOOXIGENASA DEL CITOCROMO P-450 • Se puede emplear para hidroxilar estas toxinas como utilización una vez más de NADPH como fuente de equivalentes reductores. • Estas modificaciones tiene doble finalidad en primer lugar por sí mismo este producto puede inactivar o activar un fármaco y en segundo lugar puede volver más soluble un compuesto tóxico para facilitar su eliminación ya sea por la orina o por el excremento.

NADPH Y SU PAPEL EN LA FAGOCITOSIS POR LOS LEUCOCITOS • La fagocitosis es la ingestión por endocitosis mediada por receptores de microorganismos, partículas extrañas y desechos celulares por  leucocitos como neutrófilos y macrófagos. • Es un mecanismo de defenza corporal importante sobre todo en caso de infección por  bacterias. • Los neutrófilos y monocitos están armados con mecanismos tanto dependientes como independientes de oxígeno para matar  bacterias.

EL NADPH Y SU PAPEL EN LA FAGOCITOSIS POR LEUCOCITOS • Los mecanismos dependientes son el sistema de mieloperoxidasas(MPO) y un sistema generador de radicales libres derivados del oxógeno. • Por su parte los sitemas independientes del oxígeno emplean cambios de pH en los fagolisosomas y enzimas lisosómicas para destruir agentes patógenos. • En general el sistema MPO es el más potente

EL NADPH Y SU PAPEL EN LA FAGOCITOSIS POR LEUCOCITOS • El sistema inmunológico reconoce a las bacterias inavasoras y las ataca mediante anticuerpos que las fijan a receptores situados sobre las células fagocíticas. • Una ves internado el microorganismo en la célula, la oxidasa de NADPH localiza a la membrana celular del leucocito, convierte el oxígeno molecular contenido en tejido circundante en superóxido. • El consumo rápido de oxígeno molecular que acompaña a la formación del superóxido se conoce como explosión respiratoria.

EL NADPH Y SU PAPELFAGOCITOSIS POR LEUCOCITOS • Las deficiencias genéticas de la oxidasa de NADPH producen granulomatocis crónicas, enfermedad caracterizada por  infecciones piógenas crónicas graves y peristentes.

NADPH Y LA SINTESIS DEL OXIDO NITRICO • El óxido nítrico (NO) se reconoce como mediador de gran variedad de sistemas biológicos. • Es el factor relajador derivado del endotelio que produce vasodilatación al relajar al músculo liso vascular. • Actúa también como neurotrasmisor. • Previene la agregación plaquetaria. • Desempeña función esencial en la actividad de los macrófagos.

NADPH Y LA SÍNTESIS DEL ÁCIDO NITRICO • Es un radical libre gaseoso que a menudo se confunde con el N2O gas hilarante que es estable desde el punto de vista químico. • El NO tiene una vida media muy breve en los tejidos porque reacciona con el oxígeno y el superóxido y luego se convierte en nitartos o nitritos.

NADPH Y SÍNTESIS DEL ÓXIDO NÍTRICO •

1. SÍNTESIS DE NO: La arginina el oxígeno y el NADPH son sustratos de la síntesis de NO citosólica.

• Se han identificado tres cinasas de NO dos de ellas enzimas constitutivas dependientes de calcio y calmodulina. • Se encuentran sobre todo en el endotelio y el tejido nervioso y producen constantemente NO a concentraciones bajas.

EL NADPH Y LA SÍNTESIS DE DE ÓXIDO NÍTRICO • En muchas células puede expresarse una enzima inducible independiente del calcio entre ellas hepatocitos,macrófagos,monocitos y neutrófilos. • Los inductores específicos de la sintasa del NO varían según el tipo de célula. • Entre ellos: factor alfa de necrois tubular,endotoxinas bacterianas y citocinas inflamatorias.

NADPH Y SÍNTESIS DE ÓXIDO NITROSO • 2. ACCIONES DEL NO SOBRE EL

ENDOTELIO VASCULAR : El OXIDO NITRICO

es un mediador importante en el control del tono del musculo liso vascular. • Lo sintetisa la eNOS en las células endoteliales y a continuación el No se difunde hacia el músculo liso vascular donde activa a la forma citosólica de la guanililciclasa. • Esta reacción es análoga a la formación del cAMP por la adenilciclasa.

NADPH Y LA SÍNTESIS DEL ÓXIDO NÍTRICO •

3. FUNCIÓN DEL NO EN LA MEDIACIÓN DE LA

ACTIVIDAD BACTERICIDA DE LOS MACRÓFAGOS. • En los macrófagos la actividad de la iNOS suele ser  baja pero el lipopolisacárido bacteriano y la descarga de interferón gamma estimulan la síntesis de la enzima en grado importante como reacción a los procesos infecciosos. • Los macrófagos activados forman radicales superóxido que se combinan con el NO para formar  intermediarios que se descomponen y producen el radical altamente bactericida OH.

NADPH Y LA SÍNTESIS DEL ÓXIDO NÍTRICO • Esta producción de NO de los macrófagos también es eficaz contra las infecciones virales, micóticas, helmínticas y por  protozoarios.

EL NADPH Y LA SÍNTESIS DEL ÓXIDO NÍTRICO •

OTRAS FUNCIONES DEL NO :

• También participa como inihibidor  potente de la agregación plaquetaria (activa la vía del (cGMP). • Se caracteriza también por ser un neurotransmisor en el cerebro.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO • La deficiencia de esta enzima(G6PD) es una enfermedad hereditaria caracterizada por anemia hemolítica. • Es causada por incapacidad para destoxicar los agentes oxidantes. • Es la anomalía de de la producción de enzimas causantes de enfermedad más frecuente en el ser humano.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO

• Afecta a más de 200 millones de personas en el mundo. • Tiene su deficiencia más elevada en el Medio Oriente, Africa tropical, Asia y parte del Mediterráneo. • La deficiencia de G6PD está ligada a X y es una familia de deficiencias causadas por más de 400 mutaciones diferentes en el gen que codifica a G6PD. • Sólo algunas de estas mutaciones presentan síntomas clínicos.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO • La duración de vida de muchos individuos con deficiencia de esta enzima está acortada debido a las múltiples complicaciones que se originan en la hemólisis crónica. • Este efecto negativo de la deficiencia de G6DP se ha equilibarado en la evolución con una ventaja para la supervivencia:incremento a la resistencia al paludismo por P.falciparum en mujeres portadoras de la mutación.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO A. FUNCIÓN DE LA G6PD EN LOS ERITROCITOS : • La actividad disminuída de la G6pd transtorna la capacidad de la célula para elaborar NADPH, esencial para conservar la resrva reducida de glutatión. • Como consecuencia merma la destoxicación celular de radicales y peróxidos. • El glutatión conserva las tasas reducidas de grupos sulfidrilo en las proteínas como la hemoglobina •

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6- FOSFATO • La oxidación de grupos sulfidrilo trae como consecuencia la formación de proteínas desnaturalizadas(cuerpos de HEINZ) que se adhieren a la membrana del eritrocito. • La oxidación de estas proteínas de membrana hace que los eritrocitos sean rígidos e indeformables. • De esta manera son retirados de la circulación por los macrófagos del bazo y el hígado.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO • Aunque puede ocurrir deficiencia de G6PD en todas las células del individuo afectado es de gravedad máxima en los eritrocitos donde la vía de la pentosa fosfato ofrece ofrece el único medio para generar NADPH. • El eritrocito carece tanto de núcleo como de ribosomas y no puede renovar su reserva de la enzima por eso es muy vulnerable a las varientes de la enzima que tiene estabilidad reducida.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO B. FACTORES PRECIPITANTES EN LA DEFICIENCIA DE GLUCOSA6-FOSFATO. • La mayoría de los individuos que han heredado una de las mutaciones de G6PD no presenta manifestaciones clínicas. • Sin embargo algunos de los que sufren deficiencia de la enzima desarrollan anemia hemolítica. • Esto ocurre cuando se tratan con un fármaco oxidante, ingieren el fruto de la Vicia fava o contraen una infección grave. •

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO •

Fármacos oxidantes: Los fámacos que

suelen producir anemia hemolítica en quienes sufren de deficiencia de G6PD se recuerdan con claridad con la regla AAA • Antibióticos(sulfametoxazol y CAF). • Antipalúdicos(primaquina, pero no quinina) • Y Antipiréticos (acetanilida pero no acetaminofeno).

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO •

Favismo.

• Algunas formas de deficiencia de G6PD por  ejemplo la variente mediterránea son suceptibles al efecto hemolítico del haba . • Este efecto no se observa en todos los individuos con deficiencia de G6PD pero todos los individuos que sufren favismo experiemntan esta deficiencia.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO •

INFECCION.

• Es el factor precipitante más frecuente de hemólisis en la deficiencia de G6PD. • La reacción inflamatoria a la infección genera radicales libres en los macrófagos. • Estos se pueden difundir hacia los eritrocitos y producir lesión oxidativa.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO • ICTERICIA NEONATAL. • Los lactantes con deficiencia de G6PD pueden experimentar ictericia neonatal. • Se puede presentar al uno o cuatro días de nacidos. • La ictericia puede ser grave. • Es el resultado de la catabolia hepàtica trastornada del hem o aumento de la producción de bilirrubina.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO •

PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS VARIANTES .

• Casi todas las variantes de la G6PD se deben a mutaciones de punto en el gen de esta enzima. • Algunas mutaciones no alteran la estructura del sitio activo de esta enzima. • Sin embargo muchas enzimas mutantes tienen propiedades cinéticas alteradas. • La gravedad de la enfermedad puede correlacionarse con la magnitud de la actividad enzimática residual en los eritrocitos del paciente

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO •

PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS VARIANTES .

• La G6PD A- es el prototipo de la forma moderada(clase III) de la enfermedad. • Los eritrocitos contienen una G6PD inestable pero normal desde el punto de vista cinético. • En su mayor parte la actividad enzimática se manifiesta en los reticulocitos y los eritrocitos más jóvenes. • Por ello las células más viejas son las que tienen el nivel más bajo de actividad enzimética. • En caso de crisis hemolítica el organismo las elimina preferencialmente.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO • La G6PD mediterránea es el prototipo de una deficiencia más grave (clase II). • Donde la enzima manifiesta estabilidad normal pero actividad apenas perceptible en los eritrocitos. • Las mutaciones de la clase I se acompañan a menudo de anemia no esferocítica crónica que incluso ocurre en ausencia de estrés oxidativo.

DEFICIENCIA DE DESHIDROGENASA DE GLUCOSA 6-FOSFATO •

BIOLOGÍA MOLECULAR DE G6PD.

• La clonación del gen de la G6PD y la identificación de la secuencia de su cadena de DNA complementario han permitido identificación de mutaciones que producen deficiencia de G6PD. • Se han identificado en este gen màs de 300 mutaciones. • Lo que explica las diferentes variantes bioquímicas que se han descrito. • Tanto la G6PD A- como la g6pd mediterránea representan enzimas mutantes que difieren de las varientes normales respectivas por un solo aminoácido.