Metabolismo de Lípidos y Bioenergética: Conceptos Clave y Patologías Asociadas
Transporte y Función de Lipoproteínas
Las lipoproteínas son estructuras cruciales para el transporte de lípidos en el organismo. A continuación, se describen las funciones de las principales lipoproteínas:
- LDL (Lipoproteínas de baja densidad): Transportan colesterol a las glándulas que sintetizan hormonas esteroideas.
- Quilomicrones nacientes: Producidos por las células epiteliales del intestino delgado. Durante su circulación, adquieren la apolipoproteína C2, transferida por las HDL.
- VLDL (Lipoproteínas de muy baja densidad): Transportan los triglicéridos sintetizados en el hígado hacia el tejido adiposo y esquelético.
- HDL (Lipoproteínas de alta densidad): Median el transporte inverso de colesterol desde los tejidos extrahepáticos al hígado. Este proceso involucra reacciones de esterificación catalizadas por la enzima LCAT (Lecitina-colesterol aciltransferasa).
La hidrólisis de lípidos de las VLDL en los tejidos extrahepáticos es catalizada por la enzima lipoprotein lipasa, cuya actividad es estimulada por la hormona insulina.
Ciclo de Krebs y Producción de Energía
El ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico) es una ruta metabólica central en la producción de energía. Los productos de la degradación del acetil-CoA a través del ciclo de Krebs son:
- 2 CO2
- 1 ATP
- 3 NADH
- 1 FADH2
Metabolismo de Cuerpos Cetónicos y Ácidos Grasos
- Sustrato para la síntesis de cuerpos cetónicos: Acetil-CoA.
- Enzima reguladora de la síntesis de ácidos grasos: Acetil-CoA carboxilasa.
- Los cuerpos cetónicos aumentan su concentración cuando hay una oxidación aumentada de ácidos grasos.
Derivados de Prostaglandinas y Lípidos en Tejido Nervioso
- Principales derivados de las prostaglandinas formados en las plaquetas: Tromboxanos.
- Lípidos que se encuentran en el tejido nervioso: Esfingolípidos.
- Las cardiolipinas son constituyentes de la membrana interna de la mitocondria.
Patologías Asociadas al Metabolismo de Lípidos
- Enfermedad de Niemann-Pick: Produce hepatoesplenomegalia, retraso mental y acumulación excesiva de esfingomielina en bazo, hígado y sistema nervioso central (SNC).
- Lipoproteína más aterogénica (según su tamaño): LDL (cuanto más pequeña, más aterogénica).
- Pacientes con defecto hereditario de las mitocondrias: Afecta a los componentes de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa, presentando miopatía, encefalopatía y acidosis láctica.
- Acidosis láctica congénita: Causada por la deficiencia de la enzima piruvato deshidrogenasa.
Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa
- Envenenamiento con cianuro: Inhibe la actividad mitocondrial al bloquear la función de la enzima citocromo c oxidasa.
- Lipoproteína asociada al transporte inverso de colesterol: HDL.
- Fosfolípido que inhibe el colapso de los alvéolos pulmonares: Dipalmitoilfosfatidilcolina.
- Complejo III de la cadena de transporte de electrones: Citocromo bc1 ( *Corrección: No es Citocromo C oxidasa*).
- El FADH2 cede sus electrones y protones a: Complejo II (Succinato deshidrogenasa).
- La mayor producción de ATP durante el metabolismo aerobio ocurre cuando los electrones se transfieren desde NADH y FADH2 hacia el O2.
- La ATP sintasa: Sintetiza ATP en una reacción impulsada por un gradiente (potencial) quimiosmótico.
Respiración Celular y Ácidos Grasos Esenciales
- Respiración celular: Utilización del oxígeno por las células para la obtención de energía, CO2 y agua.
- Ácido linoleico: Es un ácido graso esencial.
- Lípido almacenado en adipocitos: Triglicéridos.
Regulación del Metabolismo del Colesterol
- Enzima que regula la síntesis de colesterol: HMG-CoA reductasa.
- Estatinas: Reducen el colesterol mediante la inducción de receptores de LDL en hígado y *otros tejidos (no solo tejido adiposo)*.
Formación de Cuerpos Cetónicos en Ayuno Prolongado
En un paciente con ayuno prolongado, el hígado promueve la formación de acetoacetato como fuente de energía secundaria para el SNC.
Eicosanoides y Ácidos Grasos
Los eicosanoides son un grupo de sustancias que modulan la función celular y derivan de los ácidos grasos de 20 carbonos.
Deficiencia de Carnitina
En una persona con deficiencia de carnitina, durante el ayuno, *se reduce (no se intensifica)* la oxidación de ácidos grasos.
Prostaciclinas y Tromboxanos
Las prostaciclinas inhiben la agregación plaquetaria, a diferencia de los tromboxanos, que promueven la agregación plaquetaria.
Triacilglicerol Lipasa
La triacilglicerol lipasa (lipasa sensible a hormonas) cataboliza los triglicéridos del tejido adiposo.
Ciclooxigenasas y Fosfolípidos de Membrana
- La actividad intracelular de las ciclooxigenasas permite la formación de tromboxanos, leucotrienos, prostaglandinas y prostaciclinas a partir del ácido araquidónico.
- Fosfatidilinositol: Fosfolípido de membrana importante en la señalización celular, generando segundos mensajeros como DAG (diacilglicerol) e IP3 (inositol trifosfato).
Digestión de Lípidos
La emulsificación es un proceso digestivo que facilita la degradación y absorción intestinal de los lípidos.
- Enzima que se encarga de la digestión de los triglicéridos: Lipasa pancreática.
- Los triacilgliceroles endógenos son transportados del hígado a los tejidos extrahepáticos por: VLDL.
Caso Clínico: Hipoglucemia por Ayuno en Lactante
Un lactante de 4 meses con hipoglucemia por ayuno, niveles bajos de cuerpos cetónicos, carnitina libre y acilcarnitina de cadena larga en sangre, y niveles elevados de ácidos grasos libres (AGL), podría presentar una deficiencia de la enzima carnitina palmitoiltransferasa I (CPT I).
Caso Clínico: Diabetes Mellitus Tipo 2 No Controlada
En un paciente con diabetes mellitus tipo 2 no controlada:
- La síntesis hepática de cuerpos cetónicos se incrementaría debido al catabolismo de AGL.
- La actividad de la enzima acetil-CoA carboxilasa en el hígado estaría *disminuida (no activada)* debido a la *resistencia a la insulina (no por actividad de la insulina)*.
- El ciclo de ácido cítrico: Es regulado por las concentraciones de NADH, ATP y acetil CoA.