UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

CARRERA DE LABORATORIO CLÍNICO

ENTREGAR EL DÍA LUNES 11 DE ENERO DEL 2016

TALLER EN CASA

Sacar un esquema y leer para una lección.

DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOSLa saliva es un líquido de pH 6.8, peso específico 1.002, secretado por las glándulas salivales que contiene agua en un 99,5%, calcio, cloro, sodio, fosfatos, pequeñas cantidades de sodio, algunas inmunoglobulinas, la enzima amilasa o ptialina y mínima proporción la lipasa, ureasa, proteasas, catalasa y trazas de maltasa.

En la boca, los alimentos son fragmentados por el proceso de masticación en una acción sinérgica con la saliva que los humidifica. En este medio líquido, los carbohidratos presentes en verduras, frutas o cereales crudos o procesados, así como los disueltos en bebidas, son atacados por la amilasa salival, formando las dextrinas, que son pequeños oligosacáridos de cadena corta y de bajo peso molecular.

En el estómago el pH ácido inactiva la acción de la amilasa, aunque según algunos autores, la sacarosa experimenta cierta hidrólisis incompleta por poseer algunos enlaces àcido_ sensibles. En el intestino delgado, la amilasa pancreática rompe los enlaces 1-4 del almidón, generando disacáridos, maltosa, lactosa y algo de unidades de glucosa.

Sustrato Enzima Producto Maltosa Maltasa Glucosa + glucosaLactosa Lactasa Glucosa + galactosaSacarosa Sacarasa Glucosa + fructosa

Estas sacaridasas químicamente son moléculas de un peso molecular entre 200.00 a 30.000 daltons, presentando una región hidrofílica que se ancla al borde en cepillo de las células intestinales y que posee dos regiones adicionales, de carácter catalítico. Se conoce que las enzimas forman verdaderos complejos unidos por enlaces no covalentes como el complejo de la sacarasa- isomaltasa por ejemplo. Por su parte las dextrinas, son

atacadas por dextrinasas, son atacadas por dextrinasas que son enzimas 1-6 glucocidasas provocando la separación de unidades de glucosa.

El proceso que dura aproximadamente 4 horas genera una glucosa por cada d isacárido “Hoy se sabe que la mayoría de los carbohidratos complejos, distintos del almidón son digeridos en cantidad variable en el intestino grueso, incluso a los que se los conoce como dextrinas límite. La flora bacteriana metaboliza a estas sustancias y produce ácidos grasos de cadena corta: butírico isobutírico, propiónico y acético, mencionándose que los dos primeros se comportan como reductoras de riesgo cancerígeno, a tiempo que reducen el gasto energético que implica la fermentación en el intestino grueso” según Szpesi.

Como ya hemos indicado las fibras que viene con la alimentación, no generan azúcares por existir enzimas para ellos.

ABSORCIÓN Y TRANSPORTE

De manera general cabe recordar la amplia superficie de absorción que ofrece el intestino, por medio de la membrana microvellosa y el revestimiento mucoso intestinal que contiene mucinas, inmunoglobulinas y albúmina. Se conoce algunos medios de transporte de los carbohidratos:

1. Sistema dolicol en el cual este compuesto es utilizado para el transporte de oligosacáridos y monosacáridos hacia el retículo endoplásmico y hacia el complejo de Golgi para la glucocilación.

2. Transporte activo dependiente y no dependiente de sodio. El sodio se bombea desde la célula hacia el lumen intestinal creando un gradiente de concentración que requiere de la hidrólisis del ATP. Esto ocasiona el cotransporte de una molécula de glucosa y una de sodio, mediante la apertura de los poros de la membrana celular. Cuando no se necesita sodio, la fuerza motriz lo constituye el gradiente de glucosa y los cambios de la entropía, alterando los campos magnéticos que rodean a la célula. La fructosa también necesita un transportador y su desplazamiento se lo hace por un mecanismo de gradiente de concentración sin necesidad de la acción del ion sodio. Este tipo de transporte es en realidad un transporte facilitado.

3. Transporte facilitado: ocurre por la presencia de proteínas transportadoras de glucosa. El transportador toma al glúcido para llevarlo al interior de la célula. Lo suelta y vuelve al polo apical, para tomar una nueva molécula. Los transportadores de glucosa se los halla en la pared intestinal, en el riñón, tejido muscular y tejido adiposo.Los transportadores de glucosa son en realidad una superfamilia de proteínas que comprende 7 órdenes que se ubican en casi todas las células y que poseen una estructura en común de 12 zonas hidrófobas, que permanecen en contacto con la membrana citoplasmática o del retículo endoplásmico, mientras que sus colas o ramas amino y carboxilo terminal son intracitoplasmáticas. Los más caracterizados química y funcionalmente son las GLUT2 que posibilitan la entrada de glucosa en estados de ayuno, se los halla en todas las células y tiene

una elevada afinidad por la glucosa y en menor proporción por la galactosa. GLUT2 se lo halla en hígado, riñón, intestino delgado, células beta pancreáticas y algunas células hipotalámicas y transportan galactosa y con menor afinidad a la glucosa. GLUT3 presente en todas las células sobre todo cerebro, riñón, placenta y células beta, estaría relacionado al transporte basal de glucosa y trabaja por un mecanismo dependiente de sodio, como ocurre en epitelio intestinal. GLUT 4 presente en tejido adiposo y tejido muscular se relaciona con el transporte de glucosa mediada por la insulina.

4. Difusión simple: este mecanismo es propio de las pentosas.

La glucosa y pentosas son conducidas por vía porta hacia el hígado en donde ingresan por un mecanismo de difusión simple y desde el hígado por circulación general van hacia los sitios de requerimiento energético en un mecanismo mediado por la insulina. Sin embrago también existe un sistema de difusión facilitada a nivel de varias localizaciones anatómicas por medio de la proteínas GLUT.

Hay que mencionar por su importancia, que el consumo total de calorías de 2.000/día, 1.100 a 1.200 proviene de los carbohidratos. Cuando ocurre la oxidación de 1 g de carbohidrato, el organismo se provee de 4kcal/ mol, de modo que el aporte energético hidrocarbonado que constituye la primera fuente de energía para la célula, proviene de los 235 a 330 g diarios de la ingesta de glúcidos y mucho más aún en los países en vías de desarrollo, en donde predomina este aporte dietético.

Las fibras por su parte, representan 8.0 a 35 g y en su mayoría provienen de azúcares simples.

TALLER EN CASA

Realizar una lectura comprensiva del siguiente artículo y sacar un glosario

La acidosis láctica en los deportistas

Maryuli Barceló Fernández1

1Escuela Internacional Educación Física y Deportes.

Artículo publicado en el journal PubliCE Standard del año 2002.

Resumen

Durante los esfuerzos de alta intensidad, el organismo del hombre se ve sometido a una serie de cambios fisiológicos que culminan con la inevitable interrupción del ejercicio. Se trata, sin duda, de un tipo de esfuerzo que se puede mantener durante cortos períodos de tiempo, ya que el organismo entra en un estado de acidosis, lo cual produce la fatiga muscular. Esto se debe a la acumulación del ácido láctico o el efecto 'lactato'. En términos técnicos no es en realidad la presencia del ácido láctico por sí mismo, sino el hecho de que rápidamente se disocia, por ser un ácido fuerte, convirtiéndose en una molécula de lactato cargada negativamente y un ión de hidrógeno positivamente cargado. La acidosis es un trastorno del equilibrio ácido - base caracterizado por la disminución de las concentraciones del bicarbonato plasmático, acompañado o no de la desviación del pH sérico por debajo de 7.35, en la cual se ven implicados los atletas que entrenan estas modalidades de alta intensidad a expensas de su mecanismo de adaptación. En el presente trabajo se presenta una reflexión en torno al desequilibrio electrolítico que se produce durante los ejercicios máximos, provocado principalmente por la producción del ácido láctico en los atletas, delimitando así los riesgos a los que se encuentran sometidos producto de una acidosis láctica.

Palabras clave:esfuerzos alta intensidad, variaciones del pH, acidosis láctica, riesgos

INTRODUCCIÓN

La respuesta del organismo a los esfuerzos de alta intensidad sigue siendo un aspecto que causa preocupación en la comunidad científica, así como entre los entrenadores y deportistas. A diferencia de otro tipo de esfuerzos, submáximos o de menor intensidad, en los máximos existe una gran limitación por cuanto se pueden mantener durante períodos cortos de tiempo, estando asociado su cese a corto plazo a la fatiga muscular, especialmente de los músculos implicados en el ejercicio, lo cual genera disfunciones y molestias que culminan con la parada el ejercicio.

Los mecanismos que producen fatiga muscular luego de una serie de ejercicios son pobremente conocidos y pueden involucrar una disminución de la conducción nerviosa

(Bigland & Ritchie 78´), una falla en los sitios de excitación - contracción (Bigland & Ritchie 74´ - Enoka & Stuart 92´) o ciertas consecuencias metabólicas como el descenso de la fosfocreatina (PC) intramuscular o el incremento de lactato y la disminución del pH (Chasiotis 83´- Hirvonen 87´- Hultman 90´- Spriet 87´).

La fatiga muscular se manifiesta por un descenso de la capacidad de generar fuerza o potencia y se da en contracciones máximas o submáximas. Está definida como "una incapacidad para mantener los requerimientos o la fuerza generada" (Edwards, 1981), y provocada, en parte, por un descenso del pH intramuscular (Costill y Cols. 1988), así como por una serie de disturbios en los electrolitos de los músculos (McKenna, 1992).

DESARROLLO

La contracción muscular intensa está acompañada de un incremento del contenido de agua del músculo distribuido en los espacios intra y extracelulares. Esta afluencia de agua puede modificar la concentración de iones en ambos compartimentos. El resultado de estos cambios en la concentración iónica intracelular motivados por el ejercicio físico intenso, será una reducción de la diferencia de concentración de iones, con el consiguiente aumento de la concentración de iones de hidrógeno intracelular, produciendo acidosis (McKenna, 1992). Esta acidosis influye de forma clara en la fatiga muscular, afectando la función contráctil proteínica, la regulación del calcio y el metabolismo muscular. Por otra parte, y dado que las demandas metabólicas del ejercicio de alta intensidad son cubiertas predominantemente mediante la degradación anaeróbica de la glucosa, este proceso produce ácido láctico, por lo que ocurre el consecuente descenso del pH de los músculos que se ejercitan (Edington y cols., 1976). La fatiga muscular, pues, está asociada entre otros aspectos, a un rápido incremento en la producción de ácidos metabólicos. La tolerancia al ejercicio de alta intensidad puede estar limitada por la capacidad del organismo para amortiguar el descenso del pH intracelular (músculo) y extracelular (sangre), esto es, el sistema buffer intrínseco. En definitiva, los esfuerzos máximos producen un desequilibrio ácido-base en el organismo, ante lo cual éste posee intrínsecamente una capacidad para luchar contra la acidosis, esto es el sistema buffer o de amortiguación.

¿Ácido o base?

Que una solución sea ácida o alcalina depende de la concentración de iones hidrógeno (H+). Si la concentración de iones hidrógeno está aumentada, la solución se vuelve más ácida; si la concentración está disminuida, se vuelve más alcalina. La cantidad de hidrógeno ionizado en una solución está indicada por el concepto de pH. En el laboratorio, una solución con un pH de 7 es neutra, a esa concentración el número de iones hidrógeno está equilibrado por el número de iones hidroxilo presentes. A medida que la concentración de ión hidrógeno cae, el valor del pH se eleva. En otras palabras, una solución ácida tiene un valor de pH inferior a 7 y una solución alcalina tiene un valor de pH mayor que 7.

En los seres humanos, el líquido extracelular normalmente es levemente alcalino, con un pH de 7,35 a 7,45. Si el pH se eleva más que esto, existe un estado de alcalosis; si el pH cae por debajo de este valor, existe un estado de acidosis. En el estado de acidosis, aún el líquido corporal puede considerarse alcalino, aunque menos que lo normal. Si el

pH del líquido corporal se eleva por encima de 7,7 o cae por debajo de 7, la vida de la persona está en peligro.

El metabolismo normal del cuerpo produce continuamente radicales ácidos. Esta producción se incrementa durante los ejercicios de máxima intensidad. Los mecanismos de defensa inmediatos, para evitar cambios en el pH en respuesta a modificaciones en la acidez de los líquidos corporales, son realizados por los sistemas amortiguadores (buffers) del cuerpo, además de la regulación respiratoria y la regulación renal del pH.

Pero veamos a continuación en qué se basa la clasificación de sustancias ácidas o básicas.

De acuerdo con Brönsted, un ácido es una sustancia con la capacidad para donar iones de H+ y una base es un compuesto con la capacidad para aceptar o captar iones de H+.

¿Que es el pH?

El pH de una solución se define, de acuerdo a los conceptos de Sorensen, como el logaritmo inverso de la concentración de hidrogeniones: pH = log1/ [H+] = -log [H+]

Sistemas de amortiguación del equilibrio ácido-base: El sistema buffer

Una solución buffer es aquella que tiende a absorber el exceso de iones hidrógeno o a liberarlos según la necesidad. Por eso es importante en la regulación del equilibrio ácido-base en los líquidos corporales. Aunque existen tres sistemas buffers importantes, el sistema buffer del bicarbonato es el más significativo, porque el cuerpo puede alterar las concentraciones relativas de ácido carbónico y bicarbonato de sodio.

Cuando cualquier ácido más fuerte que el ácido carbónico ingresa a la sangre, es amortiguado por la reacción con la sal de bicarbonato de sodio. Los iones hidrógeno son eliminados para formar moléculas de ácido carbónico y una sal de sodio ácida más fuerte. Veamos nuestro ejemplo.

Ácido láctico + Bicarbonato de sodio → Lactato de sodio + Ácido carbónico

Un trastorno del equilibrio ácido-base puede considerarse el resultado de desequilibrio en el sistema ácido carbónico / bicarbonato de sodio (o alguna otra base). Estos bicarbonatos se hallan en el líquido extracelular en una relación 1/20 de ácido carbónico y el bicarbonato básico. El equilibrio ácido-base y el pH normal del líquido corporal cambian cuando esta relación está alterada.

En la situación clínica, el equilibrio o desequilibrio ácido-base puede determinarse a partir del pH sérico, de la presión parcial del C02 y los niveles de bicarbonato. El pH sanguíneo puede medirse incluso con pequeñas muestras de sangre. Los valores normales de pH están entre 7,35 y 7,45, como ya hemos mencionado anteriormente. La concentración de ácido carbónico (H2CO3) es cuantitativamente despreciable en comparación con el dióxido de carbono disuelto. El valor normal es aproximadamente 40 mm Hg.

Regulación respiratoria

A medida que la profundidad y la frecuencia respiratoria aumentan, con el ejercicio, se pierde más dióxido de carbono, disminuyendo la concentración de ácido carbónico en la sangre. A medida que la profundidad y frecuencia respiratoria disminuyen (respiración superficial), se extrae menos dióxido de carbono y la concentración de ácido carbónico en la sangre está aumentada, lo que conduce a un cambio en la relación de ácido carbónico con bicarbonato de sodio. Los pulmones deben tener tejido elástico normal para que se produzca la remoción eficiente de dióxido de carbono. Cualquier trastorno que disminuya esta elasticidad produce retención de dióxido de carbono y ácido carbónico, conduciendo a la acidosis con un pH menor que el normal.

Aunque los pulmones pueden modificar el pH cambiando la PCO2 y alterando la relación de ácido carbónico con bicarbonato, no existe ningún cambio en la cantidad de iones hidrógeno. Los pulmones no pueden regenerar bicarbonato para reemplazar lo que se ha perdido cuando los iones hidrógeno fueron amortiguados. La formación de nuevo bicarbonato y la excreción de bicarbonato, si es necesario, son funciones de los riñones.

Regulación renal del pH

Su acción tarda más que las anteriores pero es la más potente y es muy importante para conservar la reserva alcalina del cuerpo. El ácido carbónico se forma en las células tubulares del riñón a través del siguiente proceso: cuando se forma el dióxido de carbono durante la actividad celular en el Ciclo de Krebs, se combina con agua bajo la influencia de la anhidrasa carbónica, como en otras células, y se forma el ácido carbónico. Un ión hidrógeno del ácido carbónico entra al filtrado en intercambio por un ión sodio. El ión hidrógeno reemplaza entonces al sodio en la molécula de fosfato y es excretado en la orina. El H3CO2 en el filtrado no se pierde totalmente en la orina porque el ácido carbónico se divide en CO2, y agua. El dióxido de carbono difunde hacia atrás a la célula tubular y vuelve a los capilares como bicarbonato de sodio o ión bicarbonato.

Un segundo medio utilizado por la célula tubular para regular el pH es la secreción de amoníaco. La glutamina es metabolizada, de lo que resulta NH3, cuando la acidez de los líquidos corporales es baja. Cuando el amoníaco ingresa al filtrado, vuelve un ión sodio a la célula tubular y luego a los capilares. Si los líquidos corporales no son ácidos, no se produce la secreción de amoníaco.

Los iones hidrógeno y el amoníaco son secretados en intercambio por sodio en el filtrado. Esto produce el regreso del bicarbonato de sodio a la sangre. Existe un incremento entonces, en la fracción de bicarbonato del par buffer ácido carbónico / bicarbonato de sodio.

La regulación del pH se vuelve progresivamente más difícil cuando los iones de hidrógeno aumentan por la producción de CO2 y ácido láctico, como ocurre en el caso de realizar un ejercicio de alta intensidad, donde la vía de producción de energía es predominantemente anaeróbica. Es entonces cuando la perturbación del equilibrio ácido-base de los músculos se considera uno de los factores limitantes del rendimiento. El mecanismo por el que la acidosis intracelular produce fatiga aún no está claro, si bien podría deberse a la inhibición de los procesos de contracción del músculo y de enzimas glucolíticas perjudicando la resíntesis de ATP.

La Acidosis Láctica severa

El ácido láctico es un producto terminal del metabolismo anaeróbico de la glucosa y se obtiene por reducción del ácido pirúvico en una reacción catalizada por la enzima deshidrogenasa láctica donde interviene como coenzima la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) que pasa de su forma reducida a la forma oxidada. En condiciones normales, los niveles séricos alcanzan los 2 mEq/L o menos, pero el ejercicio puede elevarlo hasta 4 mEq/L. La mayor parte del lactato se elimina de forma muy eficaz por el hígado y se utiliza en la gluconeogénesis o para la obtención de energía. Cuando se producen incrementos considerables de las cifras de lactato sérico con disminución del metabolismo de conversión de lactato a piruvato se instala un cuadro de acidosis metabólica a menudo grave que puede llevar a la persona a la muerte, el rango de aparición de esta acidosis láctica depende del nivel de adaptación de cada atleta.

Se ha señalado la existencia de síntomas, a menudo solapados, que preceden al cuadro de acidosis, como son náuseas, anorexia, vómitos, diarreas, sed, dolor epigástrico. Posteriormente, puede aparecer toma de conciencia que puede ser progresiva hasta llegar al coma, acompañando a síntomas de deshidratación, hipotensión arterial que puede llegar al shock, etcétera.

Efectos fisiológicos provocados por la acidemia

Cardiovasculares: sobre todo si el pH se encuentra entre 7.1 y 7.15, ocurre el empeoramiento de la contractilidad miocárdica, dilatación arteriolar con venocontricción, aumento de la resistencia vascular pulmonar, hipotensión, disminución del umbral para arritmias ventriculares, potencialmente fatales, disminución de la respuesta cardíaca a las Catecolaminas.

Respiratorios: Hiperventilación, fatigabilidad muscular, disnea. Metabólicos: Resistencia a la insulina, inhibición de la glucólisis anaerobia,

reducción de la síntesis de ATP, hiperpotasemia (sube a 0,6 mEq/L por cada 0,10 unidades que disminuya el pH). Los cambios en las concentraciones de electrolitos en el interior de las células musculares producidos por una contracción intensa se pueden resumir en un descenso del potasio (6-20 %) y fosfocreatina (70-100%), y un incremento del lactato (+ 10%), sodio (2%) y pequeños incrementos de cloro (McKenna, 1992). Estos cambios ejercen un importante efecto en la función muscular y contribuyen al desarrollo de la fatiga muscular. El efluvio de potasio desde los músculos esqueléticos que se contraen, debe, consecuentemente elevar su concentración intersticial y reducir la intracelular. Esto repercute en la despolarización del sarcolema y de los túbulos T de las membranas, con la consecuente fatiga (McKenna, 1992). Los niveles de ácido láctico intra y extracelular aumentan en función de la duración del ejercicio de alta intensidad (Osnes y Hermansen, 1976) Igualmente, se ha establecido una correlación entre los niveles de hidrogeniones en músculo y un descenso de la fatiga muscular (Costill y otros, 1988). Además, la recuperación está relacionada con una rápida renovación del lactato y de los hidrogeniones desde las células musculares (Costill y cols., 1988). Concretamente, la troponina (proteína miofibrilar) que bombea el calcio es inhibida por el descenso del pH, imposibilitando la formación del complejo actomiosina que es el responsable de generar tensión en los músculos (Fuchs y cols., 1969), al no poder liberar calcio del retículo sarcoplásmico (Nakamura y Schwartz, 1970).

Cerebrales: obnubilación y coma.

Nota: La mayoría de las acidosis metabólicas son agudas; sin embargo, la insuficiencia renal y la acidosis tubular renal pueden asociarse con acidosis crónica; en estas condiciones, parte de la amortiguación del H+ retenido se lleva a cabo con el carbonato proveniente del hueso. Cuando esta alteración ocurre en niños, retarda el crecimiento y produce raquitismo; en los adultos, da lugar a osteítis fibrosa quística y osteomalacia.

Es importante concebir, por tanto, a la fatiga como un mecanismo de defensa que se activa ante el deterioro de determinadas funciones orgánicas y celulares (cambios metabólicos, hipoxia, alteraciones hidroelectrolíticas, alteraciones térmicas, disminución de sustratos metabólicos, etc.), previniendo la aparición de lesiones celulares irreversibles y numerosas lesiones deportivas, además de prevenir los efectos de una acidosis láctica severa.

Figura 1. Esquema la fatiga como mecanismo de defensa.

CONCLUSIONES

Sabemos que “entrenar, es entrenar una reacción enzimática”. Cuando aplicamos una carga de entrenamiento la interrupción de la homeostasis estará determinada por un aumento de los procesos catabólicos o degenerativos, éstos se mantendrán hasta que dure la influencia de la carga de trabajo, casi de forma inmediata el organismo responderá a la agresión con un aumento de los procesos generativos o anabólicos (lo que llamamos recuperación) a fin de dar protección al organismo por las pérdidas energéticas sufridas ante el esfuerzo realizado por la carga de entrenamiento.

Podemos concluir entonces que si realizamos ejercicios de intensidad máxima estamos expuestos a un mayor rango de pérdida del equilibrio del organismo, sobre todo nuestro equilibrio ácido-base. La pérdida de este balance como hemos analizado en nuestro artículo puede traer consigo el establecimiento de una acidosis láctica, cuyos efectos nocivos al organismo son variados.

Además, puede concluirse que la fatiga, definida como la imposibilidad de generar una fuerza, requerida o esperada, se comporta como una base del fenómeno de adaptación encaminada a evitar lesiones irreversibles y aunque la fatiga es un concepto asociado a rendimientos inferiores a los que potencialmente es capaz de realizar un atleta, o a mecanismos de defensa que se activan ante el deterioro de determinadas funciones orgánicas y celulares, no se debe olvidar que en el entrenamiento deportivo la fatiga es un estado imprescindible para poder conseguir respuestas de adaptación, siempre que ésta se ordene de forma que no conduzca a estados de sobreentrenamiento, pues puede llegar a ser (el sobreentrenamiento) la causa de una acidosis láctica instalada con graves consecuencias.

Siempre que se entrene con el objetivo de lograr una supercompensación en el atleta, no existen procedimientos específicos de tratamiento, con fármacos o algo así, propiamente dicho para eliminar esta condición, si bien, la adopción de medidas protectoras, como por ejemplo, un buen entrenamiento o acondicionamiento físico, u otras estrategias de ayuda ergogénica que pueden retardar su aparición o disminuir su duración. La suplementación oral con álcalis es un tema sujeto a debate debido a que si bien puede retrasar la fatiga muscular por concepto de eliminar mayor concentración de iones H+, puede llegar a establecer en el atleta un estado de alcalosis, cuyos efectos también son nocivos para el organismo humano.

TALLER EN CASA

Hacer una lectura comprensiva y sacar preguntas de opción múltiple y de una con líneas, 5 de cada tipo.

Alteraciones metabólicas asociadas a la sepsis. Proteínas, lípidos y carbohidratos

Dra. Vivian R. Mena Miranda, 1 Dra. Isabel V. Hidalgo Acosta, 2 Dra. Bárbara Fernández de la Paz, 3 Dra. Ana Bárbara Navarro Sombert 4 y Dra. Aida Roque Piñón 5

Resumen

Para garantizar la función vital orgánica normalmente ofrecida por la absorción dietética es necesario disponer de un sustrato energético adecuado para mantener la homeostasis. Cuando los ingresos dietéticos no son adecuados, el organismo acude a fuentes alternativas de obtención de energía dadas por la gluconeogénesis, lipólisis y cetogénesis. A la interrupción de estas fuentes provisionales de sustratos de energía se asocia la sepsis. Se altera durante la sepsis la función de la vía glucolítica, cuya integridad es necesaria para utilizar adecuadamente la glucosa en la obtención de energía. Todas estas anomalías, unidas a las interrupciones de la maquinaria productora de energía intracelular (enzimas glucolíticas, gluconeogénesis y mitocondria) producen una reducción del adenosintrifosfato intracelular, cuestión que socava todas las funciones consumidoras de energía celular, incluyendo la formación de sustratos energéticos (gluconeogénesis fallida), producción antioxidante y homeostasis del calcio. Asimismo se conoce que el aumento de los niveles de calcio intracelular activa vías enzimáticas potencialmente destructivas, las cuales disminuyen más la función celular y logran provocar la muerte a este nivel. Puede así desempeñar la acumulación de calcio intracelular un importante rol en el progreso de la sepsis temprana a una disfunción múltiple de órganos, la causa más frecuente de mortalidad en las unidades de cuidados intensivos.

Palabras clave: Sepsis, energía celular, metabolismo aerobio, metabolismo anaerobio, mitocondria.

La investigación de los mecanismos de la respuesta inflamatoria sistémica ante una infección ha experimentado un desarrollo evidente durante los últimos años. Gracias a los avances tecnológicos que han permitido incursionar en el enrevesado conocimiento sobre esta entidad, se ha logrado profundizar en el saber de su fisiopatología y

evidenciado, de este modo, los daños reversibles o no que pueden producir en el organismo la presencia de sepsis y disfunción multiorgánica, los cuales en no pocas ocasiones observamos en nuestras unidades de cuidados intensivos y que incluso cuestan la vida a nuestros pequeños pacientes.1

El endotelio, calificado por algunos autores como el “maestro de la circulación sanguínea”, desempeña un papel fundamental en la homeostasis fisiológica, pues resulta el actor principal de la respuesta inflamatoria. Es considerado un filtro pasivo y la barrera que garantiza el balance de las presiones oncótica e hidrostática a través de su pared, al regular el paso de fluidos, nutrientes, deshechos metabólicos, gases y células del sistema inmunitario. A lo largo de este se expresa un gran número de ectoproteasas (proteínas peptídicas) que se exponen al torrente sanguíneo y modulan la actividad de un gran y variado número de péptidos con funciones autocrinas, paracrinas y endocrinas. Constituye también una fuente importante de prostaglandinas que contribuyen a la acción de los prostanoides in situ y a distancia.2

La incidencia de malnutrición en los pacientes hospitalizados muchas veces se subestima, sin embargo, numerosos estudios han demostrado la relación entre malnutrición y morbilidad y mortalidad en las poblaciones hospitalarias. Al mismo tiempo, el ayuno, el estrés y la enfermedad también son condiciones que representan un riesgo vital. La malnutrición puede estar inducida por una ingesta insuficiente de nutrientes, pérdidas excesivas de estos o el aumento no compensado de las necesidades metabólicas. Sin embargo, mediante un soporte nutricional adecuado es posible prevenir o tratar la malnutrición y sus consecuencias.

El ayuno y el estrés tienen efectos diferentes sobre el organismo humano. Mientras que el ayuno lleva al organismo a una conservación de los depósitos energéticos disponibles al reducir de este modo las pérdidas de nitrógeno y de proteínas; el metabolismo del estrés, así como determinados estados patológicos, conducen a un aumento significativo del gasto energético como consecuencia de un estado catabólico.

El principal objetivo del aporte nutricional es reducir la morbilidad y mortalidad que están asociadas habitualmente a las situaciones de ayuno y estrés.3 En condiciones de estrés se activa el sistema inmunológico y, según las características y magnitud de su respuesta, puede proteger, restaurar o dañar el organismo. El sistema inmunológico tiene un rol importante en esta respuesta, en la que el agresor, el huésped y el medio ambiente son los protagonistas.

La comunicación intercelular genera la respuesta celular responsable de los cambios inevitables de actitud a ese nivel y afecta fundamentalmente a las células diana, dando lugar a fenómenos visibles como la activación de fosfolipasa A2, amplificación de producción de citoquinas, inducción de síntesis de óxido nítrico, expresión de moléculas de adhesión, activación del sistema de complementos y de la coagulación, peroxidación lipídica, activación del sistema de bradiquinina e inducción de apoptosis (proceso de muerte celular programada, donde por intercomunicación celular se produce destrucción bacteriana) y necrosis (proceso de inflamación y destrucción celular). Al romperse el equilibrio entre apoptosis y necrosis durante la sepsis, ocurren tormentas citoquinales y se forman, en las primeras 40 horas, radicales libres y enzimas proteolíticas. Las principales manifestaciones del paciente séptico resultan: lesión endotelial, miocardiopatía, encefalopatia, nefropatía, estado de hipercatabolia e

hipercoagulabilidad. O sea, el paciente séptico presenta un trastorno grave en la utilización de los sustratos.4-8

CONSECUENCIAS METABÓLICAS

Carbohidratos

La glucosa es el carbohidrato más importante que participa en el metabolismo. Es la fuente de energía obligada para el cerebro, la médula ósea y el eritrocito, y constituye además, el combustible para el tejido muscular, el hígado, el corazón, los riñones y el tejido intestinal. Tiene un valor calórico de 4 kcal/g y se almacena en forma de glucógeno principalmente en el hígado y el tejido muscular.

Mecanismos fisiológicos aseguran una exacta correspondencia entre la captación de glucosa por los tejidos y su concentración en el torrente sanguíneo.

Durante el ayuno, la producción endógena de glucosa sustituye a la captada y catabolizada por los tejidos dependientes de glucosa. La glucogenolisis en el hígado y la gluconeogénesis en hígado y riñón constituyen los dos procesos principales de producción de glucosa.3

La sepsis presupone la existencia de procesos metabólicos disímiles que pudieran resumirse en un estado hipercatabólico inicial, caracterizado por alta demanda de sustratos y daños en la extracción celular (temprano) y un estado hipocatabólico (avanzado), determinado por hipoglicemia, fallo de gluconeogénesis hepática y agotamiento proteico. ¿Se deben estas alteraciones a dificultades de perfusión ó a disfunciones metabólicas?

En circunstancias normales las enzimas intracelulares convierten la glucosa en dióxido de carbono, agua y fosfatos de alta energía (adenenosintrifosfato - ATP), y ocurre la reducción de equivalentes como el dinucleótido de adenilflavina (FADH2) y el dinucleótido de nicotinamida-adenina reducido (NADH2), que en presencia de oxígeno y ante citocromos mitocondriales se reducen formando grandes cantidades de ATP y agua.

En condiciones anaerobias se acumulan los productos intermedios de la glucosa y disminuye la formación de ATP a partir de cada molécula de glucosa, ya que al no existir el oxígeno, el piruvato y el NADH2 se convierten en lactato y dinucleótido de nicotinamida-adenina (NAD). Este lactato se torna disponible para el metabolismo anaerobio de la glucosa y produce más ATP. Podemos así ver que resulta beneficiosa la formación de lactato, la cual permite la glucólisis anaerobia sin los efectos de la acumulación de piruvato. De este modo se explica por qué los niveles de lactato se asocian en ocasiones con la disfunción multiorgánica (DMO).9,10

La homeostasis de la glucosa es anormal durante la sepsis. En etapas tempranas de esta se registra normo o hiperglicemia incluso cuando existe un marcado aumento de la insulina circulante y de las hormonas contrarreguladoras inducidas por la sepsis, como el glucagón y las catecolaminas.

La insulina es la principal hormona que inhibe la gluconeogénesis y aunque la concentración de glucosa en sangre es regulada dentro de unos estrechos límites, su tasa de captación y oxidación en los tejidos, puede variar considerablemente. Es esta una hormona potentemente anabólica y estimula la síntesis proteica en el músculo, de modo tal que la administración de insulina exógena estimula la retención a nivel muscular, lo cual demuestra que las calorías no proteicas aportadas por los carbohidratos pueden contribuir a la hipoglicemia. Se ha demostrado que el incremento del TNFa puede causar resistencia a la insulina a nivel del músculo esquelético por la inhibición del sustrato receptor de insulina 1 y 2 por la activación de la fosfaidilinositol 3 quinasa.3,11

El hígado es el órgano más importante en la eliminación de las sobrecargas de glucosa y en la conversión de gran parte de ésta en glucógeno. La masa muscular ejerce gran influencia sobre la tasa global de utilización de la glucosa, la cual puede variar enormemente dependiendo de la intensidad de la actividad física.

La gluconeogénesis es la formación de glucosa a partir de precursores no carbohidratados. Este proceso se compone de una compleja secuencia de reacciones y puede originarse a partir de varios precursores como lactato, glicerol y aminoácidos. El lactato es un precursor importante de la glucosa en el ser humano y en ocasiones constituye el precursor gluconeogénico primario. Al derivarse el lactato de la glucosa plasmática en la glucogenolisis, la resíntesis de glucosa a partir de este producto es una reacción cíclica. Cuando se necesita energía, el glucógeno presente en el hígado y el tejido muscular se moviliza rápidamente y desempeña un papel clave en la regulación de la glicemia en ayunas. La síntesis de glucógeno se encuentra bajo bajo control hormonal y el control de la glucosa, estimulada por el exceso de glucosa en sangre.3

El metabolismo oxidativo de la glucosa y los ácidos grasos, provee del ATP necesario para la función fisiológica, la cual incluye la síntesis proteica. Debemos, por tanto, suministrar al paciente séptico o críticamente enfermo, el soporte nutricional adecuado para mantener el equilibrio entre el sustrato y su uso metabólico, lo que junto a una suficiente y adecuada perfusión garantizará la mejor acción de la terapéutica aplicada y controlará los desórdenes metabólicos que se desencadenan.9,10,12

Igualmente, se observa en esta etapa la inhibición enzimática de elementos que intervienen en la glucólisis como la glucoquinasa (catalizador del primer paso de la vía glucolítica) y la piruvatodeshidrogenasa (PVH) y piruvatoquinasa que intervienen en la conversión del piruvato en acetilCoA. Al inhibirse la piruvatodeshidrogenasa, se suprime la formación del acetilCoA, único productor glucolítico necesario para la producción eficiente de ATP aerobio. La inhibición de esta enzima se produce cuando se reducen sus niveles de forma alarmante durante la sepsis. La piruvatoquinasa disminuye por una reducción de su producción a nivel de transcripción proteica.

La fosforilación que ocurre en el hígado y que está relacionada con la producción de lipopolisacáridos y TNFa, incrementa la actividad de la oxidonítricosintetasa. La disminución de la actividad de la musculatura ideal, pudiera verse atenuada por la intervención del factor Kappa B, lo cual contribuiría a mejorar la estabilidad hemodinámica y las funciones de las hormonas mencionadas, y aliviar así las alteraciones enzimáticas asociadas a la respuesta inflamatoria.13-15 Además de la reducción de las enzimas mencionadas existe una hiperglicemia y aumento de los niveles séricos de lactato y piruvato.

En condiciones de hipoxia la lactodeshidrogenasa (LDH) convierte el piruvato en lactatopiruvato, condición que se reduce en proporción durante la sepsis, cuando se acumulan grandes cantidades de piruvato y lactato por lo que se usa una menor proporción de lactato para la formación de energía oxidativa mitocondrial a favor de la glucogénesis hepática.10 Cuando son insuficientes los glucocorticoides y la insulina requeridos para activar el sistema proteolítico de proteozoma, se desencadena la proteolisis muscular y la acidosis que se observan durante la sepsis.16 La lactacidemia en la sepsis, por lo tanto, puede ser la expresión de hipoxia tisular, de defectos enzimáticos intracelulares o de ambas cosas y tiene utilidad limitada para la detección de hipoxia tisular en el paciente séptico. Las causas del incremento de lactato y piruvato pudieran resumirse en: hipoperfusión e hipoxia, inhibición de enzimas glucolíticas, disminución del aclaramiento hepático de lactato y cuerpos cetónicos e imposibilidad del citocromo mitocondrial de utilizar oxígeno y NADH eficientemente. El sistema proteína G / adenilato-ciclasa representa un sistema hormonal mediador que contribuye a la aparición de hipoglicemia durante los estadios tardíos de la sepsis.17

EL paciente críticamente enfermo exhibe respuestas metabólicas y endocrinas bien definidas ante un agente agresor: el hipermetabolismo, caracterizado por el aumento de los requerimientos energéticos, proteolisis acelerada y lipólisis. Este fenómeno que ocurre en la fase aguda se acompaña también de hiperglicemia, típicamente asociada a una reacción cardiovascular hiperdinámica, aumento del consumo de oxígeno, de la temperatura corporal y la disminución de las resistencias vasculares periféricas.18

Proteínas

Sólo las proteínas musculares pueden considerarse como una reserva potencial de energía en caso de deprivación calórica. Estas no entran intactas al organismo, sino que una vez degradadas deben sintetizarse nuevamente a partir de aminoácidos libres. Los aminoácidos del torrente sanguíneo son captados rápidamente por los tejidos donde, junto con los aminoácidos obtenidos de la degradación endógena de proteínas, forman el “pool de aminoácidos libres”. Este mantiene un tamaño relativamente constante y un incremento de flujo de salida (aumento de síntesis, excreción o catabolismo proteico) que debe compensarse con el aumento de la entrada de aminoácidos de fuentes dietéticas o de la degradación de proteínas.

Los aminoácidos del pool pueden seguir dos vías metabólicas diferentes, una anabólica y otra catabólica. En la vía anabólica se sintetizan proteínas específicas mientras que en la catabólica los aminoácidos pueden someterse a interacciones metabólicas como la transaminación (transfieren un grupo amino), la descarboxilación o la desaminación. En el organismo no existen reservas de proteínas viscerales, por los cual es uso de proteínas como aporte energético acarrea consecuencias negativas sobre distintas funciones; sólo el compartimiento muscular puede permitirse ese lujo. Así y todo, las proteínas sólo pueden utilizarse limitadamente, por lo tanto el organismo debe reducir la gluconeogénesis y la excreción urinaria de nitrógeno, y obtener la energía a partir de la utilización de grasas y la producción de cuerpos cetónicos a medida que progresa el tiempo de ayuno.

El catabolismo de los aminoácidos consta de una reacción de transaminación en la cual se separa el grupo amino, el residuo de carbono, o bien se oxida a CO2 o se utiliza en el

hígado como sustrato para la gluconeogénesis. Estos grupos amino, como resultado del catabolismo proteico, se transportan del músculo al hígado mediante la alanina, se produce urea a nivel hepático y vuelve a la periferia en forma de glucosa sintetizada a partir del residuo de carbono. En las vísceras y en otros órganos, las tasas de recambio proteico son varias veces superiores a las del tejido muscular.

En estados de traumatismo y estrés se observan dos alteraciones importantes respecto a la insulina, hormona que representa también un papel importante en la homeostasis aminoácida y proteica. Estas alteraciones son lasupresión de su secreción mediada por catecolaminas y la resistencia a la insulina con la consiguiente liberación de aminoácidos de los músculos esqueléticos para la gluconeogénesis además de la disminución de la utilización de glucosa por los tejidos dependientes de insulina.

Para definir y concretar las necesidades de proteínas es necesario comprender el metabolismo de las proteínas y hacer una estimación cuantitativa del recambio proteico diario mediante la determinación de las tasas de renovación de algunas proteínas susceptibles de medición como las proteínas plasmáticas, musculares y de la secreción digestiva.3

El paciente séptico tiene un aporte calórico insuficiente por ser la sepsis un estado altamente catabólico. Los depósitos de glucógeno se agotan rápidamente y la demanda energética se suple entonces con la conversión de la glutamina que se encuentra fundamentalmente en la alanina muscular, ciclo de la urea y epitelio transintestinal, al ser este aminoácido indispensable para mantener la integridad de la mucosa intestinal.

La glutamina es el aminoácido más abundante en el organismo. Constituye un aminoácido glucogénico natural que puede ser sintetizado por una amplia variedad de tejidos ricos en glucotaminosintetasa. Promueve la síntesis proteica muscular y es considerado el mejor combustible celular incluyendo enterocitos, reticulocitos, linfoblastos y fibroblastos. En situaciones clínicas como trauma y sepsis, sus concentraciones tisulares disminuyen, lo cual trae consigo consecuencias fatales para el organismo, como son el desequilibrio de la síntesis proteica y el rompimiento de función de barrera del tracto gastrointestinal. La administración de este aminoácido pudiera ser, por lo tanto, de gran valor terapéutico en condiciones como las ya mencionadas.12,19,20

La alanina se deriva fundamentalmente del músculo esquelético. Esta se convierte en glucosa con la intervención de enzimas gluconeogénicas. Se ha demostrado que el transporte de L-arginina en hepatocitos de ratas se encuentra también dañado durante las etapas tempranas de la sepsis. El incremento de arginina puede contribuir a incrementar la producción de óxido nítrico en el hepatocito durante la sepsis.12,13

Las alteraciones en el metabolismo de la glutamina desempeñan una función fundamental en el progreso de la sepsis a la DMO. Ello afecta la integridad de la mucosa intestinal que se atrofia, se produce una mala absorción de nutrientes y la pérdida de función de barrera que en condiciones normales tiene el intestino delgado. Esta situación se asocia al fenómeno de traslocación bacteriana y el consiguiente paso de bacterias gramnegativas y endotoxinas del intestino a la circulación sistémica. De perpetuarse estas condiciones y desencadenarse la cascada inflamatoria a diferentes niveles, se produce el daño multiorgánico en pacientes con reservas disminuidas. Se

aconseja, por tanto, la nutrición de preferencia de estos pacientes con fórmulas enterales ricas en glutamina para evitar este fenómeno.10,12,20

Al verse inhibido el metabolismo de la glutamina intracelular en la sepsis, se inhiben también las enzimas gluconeogénicas como la glutaminasa (convierte glutamina en aspartato) y el fosfoenol piruvato carboxiquinasa (PEPCK), lo cual inhibe el metabolismo de la glutamina. Este daño de la principal vía de la glucogénesis y de la gluconeogénesis hepática se manifiesta en hipoglicemia y acumulación de aminoácidos circulantes. Se plantea que el fallo de la gluconeogénesis en el paciente séptico es un evento preterminal.

La sepsis es una complicación frecuente del paciente críticamente enfermo y su incidencia va en aumento.7 Cada día se introduce por ello nuevos marcadores cuya monitorización puede contribuir a la evaluación y prevención de las consecuencias inmunológicas de la sepsis severa. Es el caso de la proteína 70, que es un protector de linfocitos encontrado en sangre periférica de pacientes con sepsis14 y el lipopolisacárido junto a proteínas (LPS-B), que es una proteína de la fase aguda que se une al lipopolisacárido (LPS) y que tiene también una función importante en la defensa del huésped. A través de este elemento se monitorizan cambios y reacciones ocurridos durante la fase aguda de la sepsis.15

Lípidos

La respuesta al daño incluye la disminución del apetito y del ingreso de nutrientes y una movilización aguda de la energía almacenada (glucosa y grasas) pero la imposibilidad para su uso adecuado. En daños muy severos y sepsis se puede desarrollar la disfunción multiorgánica (DMO) en dependencia de la condición inmunológica y fisiológica que muestre el paciente. La pérdida de integridad del tracto gastrointestinal es de gran importancia en este proceso.

Un estudio prospectivo realizado recientemente,19 muestra como se encuentra la vellosidad intestinal en 10 pacientes con síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SRIS), en cuyo suero se detectó la presencia de proteínas unidas a ácidos grasos intestinales (intestinal fatty acid binding protein – iFABP). Este resultó un indicador muy sensible y específico de los daños de la mucosa intestinal ocasionados por sepsis, DMO, síndrome de dificultad respiratoria, trauma, etc. Dichas proteínas fueron encontradas en la mayoría de los pacientes con SRIS, lo cual sugiere que estas afectaciones subclínicas de la mucosa intestinal son un componente frecuente del SRIS. Cuando se detectaron las iFABP, particularmente en el suero, el pronóstico de los pacientes fue peor, incluso en quienes no tenían SRIS, lo cual indica que la presencia de iFABP puede predecir, de forma independiente y significativa, el empeoramiento de los pacientes en estado crítico.

La homeostasis lipídica depende, en condiciones normales, del equilibrio entre los estímulos anabólicos (insulina) y los catabólicos (catecolaminas y glucagón). Durante la sepsis se produce temporalmente un predominio catabólico que implica la degradación de lípidos en ácidos grasos libres, que son a su vez los precursores de los cuerpos cetónicos hepáticos y el combustible principal para las células consumidoras de glucógeno. En la evolución de la sepsis y de la inanición nutricional que la acompaña,

existe una disminución del consumo de glucosa y de aminoácidos, por lo que resultan los lípidos la principal fuente energética. Se inhibe también la oxidación de la glucosa por la alteración del metabolismo lipídico.

A este nivel metabólico se produce un daño en el transporte intracelular de ácidos grasos libres de cadena larga hacia la mitocondria. Esta acumulación da lugar a una inhibición del complejo piruvato deshidrogenada (PDH), lo cual produce acidosis intracelular y acumulación del lactato y piruvato e inhibe la entrada de NADH a la mitocondria por la influencia del malato aspartato. Este cambio del estado intracelular puede contribuir más a la alteración de la gluconeogénesis hepática, además de que la fosforilación no acoplada provoca la disminución de la concentración de fosfato intracelular de alta energía. Ello altera aún más la gluconeogénesis hepática y disminuye así la carga energética hepática.

Además de los eventos ya señalados, durante la sepsis se altera la cetogénesis (fuente combustible importante de las células periféricas durante la inanición), lo cual ocurre como consecuencia de los aumentos de insulina y lactato y el predominio de lipogénesis sobre cetogénesis. En un estudio nutricional reali zado en 1999, se demostró que del total de energía consumida por un paciente, hasta el 3 % puede ser de ácidos grasos esenciales. En un futuro la investigación aplicada a la práctica clínica debe encaminarse hacia la emisión de un suplemento dietético con ácidos poliinsaturados.20 Se demostró que la administración de ácidos grasos de cadena larga en los pacientes sépticos con falla respiratoria se asocia a cambios significativos en el consumo de oxígeno en comparación con la administración de ácidos grasos de cadena media. La proporción fue de 1:1 y resultó preferible lo último.18

Tanto la leptina como la interleucina 6 (IL-6) son secretados en exceso durante las enfermedades críticas agudas como la sepsis. Producida por los adipositos, la leptina inhibe el apetito, estimula el sistema nervioso simpático y reduce por tanto la masa adiposa. Este estímulo repercute sobre las proteínas de la fase aguda del hígado y participa en el control de la inflamación.19

Durante la sepsis disminuye la actividad de la lipasa lipoproteica. Esta enzima es la responsable de la conversión de triglicéridos en ácidos grasos de cadena larga en las células periféricas. Al disminuir la utilización de estos ácidos grasos y aumentar la síntesis de lípidos hepáticos, baja la circulación de ácidos grasos de cadena larga.

La acumulación de ácidos grasos de cadena larga induce la inhibición de la glucólisis, gluconeogénesis, cetogénesis y daña la fosforilación oxidativa. Por tanto las alteraciones inducidas por sepsis en el metabolismo celular se caracterizan por la interrupción de múltiples vías críticas y necesarias para el uso eficiente de los lípidos, a partir de los cuales se producen fosfatos de alta energía. En cuanto al metabolismo lipídico, se observan durante la sepsis hiperlipidemia, hiperglicemia e hiperlactacidemia.

Calcio Función de la homeostasis cálcica alterada y su repercusión metabólica en el paciente séptico

El calcio constituye una señal intracelular importante en la regulación de numerosas funciones celulares. Por ejemplo, el calcio intracelular influye en la glucólisis y fosfoliración oxidativa, al activar enzimas citosólicas y mitocondriales clave. Los cambios locales de este electrolito desempeñan una función de palanca en la producción de energía mitocondrial (ATP).

Es regulado en circunstancias normales por tres mecanismos principales:

Los canales de calcio situados en la membrana plasmática permiten a este ión moverse junto a su gradiente de concentración. Normalmente los niveles de calcio exceden los del citosol, lo cual favorece la entrada de éste a la célula. Dichos aumentos del calcio se asocian al incremento de la actividad metabólica de la célula.

Secuestro mitocondrial de calcio: ocurre a nivel del retículo endoplásmico y en menor grado por medio de la calmodulina.

Bomba ATPasa intercambiadora Ca-Na. El calcio puede ser bombeado activamente en contra de un gradiente de concentración de las membranas mitocondriales y citosólicas por medio de bombas ATPasa intercambiadores de Ca-Na.

Cada mecanismo contribuye a la homeostasis de forma variable e influenciada por muchas señales intracelulares (inositol, trifosfato cíclico de guanosina, ácido araquidónico, cafeína y otros).

Durante la sepsis se aprecian cambios considerables en la homeostasis del calcio, que conllevan sin dudas a alteraciones de la función celular. A pesar de que los mecanismos aún no son bien conocidos, se ha visto que la administración de LPS provoca la acumulación precoz de calcio en el citosol. Al relacionar esto con la liberación de calcio almacenado como reserva celular, se inhiben las bombas ATPasa de membrana y los canales de calcio, y da como resultado el incremento de la actividad metabólica celular (aumenta de utilización de ATP). Cuando estos mecanismos se inhiben, las alteraciones del intercambio de Na-Ca se asocian a la disminución de la síntesis aerobia, por lo que las células dependen cada vez más de la producción de energía anaerobia. Se acumulan, entonces, NADH y lactato dentro de la célula y se reduce el pH intracelular. Esto último influye en las alteraciones metabólicas inducidas por sepsis como resultado de la inhibición de la gluconeogénesis y ureogénesis.

Las alteraciones de la homeostasis del calcio mediada por LPS pueden participar en una serie de hechos que producen lesión celular irreversible. Los efectos metabólicos ya mencionados asocian el LPS con la activación de células inflamatorias sistémicas dependientes de calcio.

La sepsis provoca por esta vía -activación de neutrófilos-, una alteración todavía más marcada de la homeostasis del calcio: la liberación de peróxido de hidrógeno que se convierte en radicales hidroxilo a nivel celular. Estos últimos inhiben las bombas

ATPasa y causan una lesión directa sobre las membranas celulares, las alteran y aumentan su permeabilidad para este ión.

El aumento descontrolado del Ca activa las proteasas, endonucleasas y fosfolipasas. Las proteasas activan la oxidasa xantina y ello contribuye a aumentar la producción de radicales libres y la permeabilidad de la membrana al calcio. También se afecta la fosforilación oxidativa, que al alterarse produce el aumento de los ácidos grasos intracelulares, la depleción de cardiolipina mitocondrial y el aumento del ácido araquidónico. Esta situación media el no acoplamiento de fosforilación oxidativa, que a su vez se asocia con más producción de radicales libres y la alteración en la producción de antioxidantes pudiendo producirse disfunción y muerte celular.

La procalcitonina es un propéptico de la calcitonina de origen desconocido no detectable en el plasma de individuos sanos. Es un nuevo y potente indicador para la detección de infecciones bacterianas, micóticas y protozoarias, no así de las infecciones virales. Su incremento rápido y significativo en pacientes sépticos, incluso por Aspergillus, fue demostrado recientemente en estudios realizados que establecieron su valor pronóstico para las infecciones sistémicas, superior incluso a la de otros parámetros investigados.30 Por otra parte, se demostró la expresión de procalcitonina en sangre periférica a nivel de células mononucleares y su modulación por el lipopolisacárido y otras citoquinas asociadas a la cascada inflamatoria.10 Se demostró, además, su valor pronóstico en el curso de shock séptico, lo cual hace que su valía no sea sólo diagnóstica, sino que resulta muy útil durante el curso clínico de la enfermedad.13,14,16 Es posible determinar además si el SRIS es o no de causa bacteriana.

La inhibición del flujo de calcio y de la síntesis de ácido araquidónico (PgE2) en las células mayores del sistema fagocítico monocítico puede explicar la habilidad ya reportada de este lantanidio para prevenir la mortalidad por endotoxemia.18

Para garantizar la función vital orgánica, normalmente ofrecida por la absorción dietética, es necesario disponer del sustrato energético adecuado para mantener la homeostasis. Cuando los ingresos dietéticos no son adecuados el organismo acude a fuentes alternativas de obtención de energía, dadas por la gluconeogénesis, lipólisis y cetogénesis. La sepsis se asocia a la interrupción de estas fuentes provisionales de energía.

Se altera durante la sepsis la función de la vía glucolítica, cuya integridad es necesaria para utilizar adecuadamente la glucosa en la obtención de energía. Todas estas anomalías unidas a las interrupciones de la maquinaria productora de energía intracelular (enzimas glucolíticas, gluconeogénesis y mitocondria) producen una reducción del ATP intracelular, cuestión que socava todas las funciones consumidoras de energía celular inclusive la formación de sustratos energéticos (gluconeogénesis fallida), producción antioxidante y homeostasis del calcio. Asimismo se conoce que el aumento de los niveles de calcio intracelular activa vías enzimáticas potencialmente destructivas que disminuyen, todavía más, la función celular y pueden llegar a provocar la muerte a este nivel. De esta forma, la acumulación de calcio intracelular puede desempeñar un importante rol en el proceso de la sepsis temprana a una DMO, la causa más frecuente de mortalidad en las unidades de cuidados intensivos.

Conclusiones

El paciente séptico presenta serias dificultades en la utilización de los sustratos energéticos.

El metabolismo de glucosa, lípidos y proteínas sufre serios e importantes daños durante la sepsis, lo cual unido a las alteraciones en la función de la homeostasis cálcica conlleva a graves consecuencias clínicas y metabólicas.

La nutrición adecuada del paciente séptico constituye un pilar fundamental de su evolucvión clínica.