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B-OXIDACIÒN BIOQUIMICA ENFERMERIA NIVEL 400

β -OXIDACION

Es un proceso catabólico en el que los ácidos grasos, sufren remoción de un par de átomos de carbono en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descomponga por completo en forma de moléculas de acetil-CoA oxidados en la mitocondria para generar energía, esto ocurre en el corazón, musculo esquelético, riñón, pero principalmente se da en el hígado, pero antes se debe realizar la activación del ácido graso y el transporte hacia la mitocondria.

Activación del ácido graso

Se realiza en el citosol y es catalizada por la enzima TIOQUINASA la que requiere ATP para su acción, obteniendo acil-CoA esta se une a la carnitina y libera la coenzima A, formando la acilcarnitina, la enzima que cataliza esta reacción es la carnitinaacetiltransferasa I , de esta manera puede atravesar la membrana interna mediante un transportador de carnitina llamado carnitina translocasa y llegar a la matriz mitocondrial y dentro de esta se vuelve a unir la acilcarnitina a la CoA y la enzima que cataliza es la carnitinaacetiltranferasa II y se convierte nuevamente en acil-CoA y recién aquí comienza el proceso cíclico de la beta oxidación que se compone de 4 pasos.

La beta oxidación consiste en 4 pasos y sus productos finales son una molécula de acetilCoA que ingresa al ciclo de Krebs y una molécula de acil-CoA que ahora tiene 2 carbonos menos, se producen una molécula de FADH2 y NADH que ingresan a la cadena respiratoria para la obtención directa de ATP.

Pasos de la beta oxidación:

OXIDACIÓN: La acil-CoA se oxida a trans- enoil- CoA por la enzima acil-CoA-deshidrogenasa el agente oxidante es el FAD.

HIDRATACIÓN: LA trans- enoil- CoA se convierte en b-hidroxiacil-CoA, catalizada por la enzima enoil-CoA hidratasa

OXIDACION POR NAD: es la segunda reacción de oxidación la B-hidroxiacil- CoA se convierte en cetoacil-CoA, por la enzima hidroxiacil-CoA-deshidrogenasa.

TIOLISIS: La enzima tiolasa cataliza la separación de la b-cetoacil-CoA para esta reacción se requiere una molécula de CoA. Los productos son acetil-CoA y una acil-CoA que es dos átomos de carbono más corta que la cadena original.

La oxidación de ácidos grasos insaturados requiere dos reacciones adicionales

β-oxidación de los ácidos grasos insaturados plantea el problema de la posición y la estereoquímica de los dobles enlaces. En efecto, la mayor parte de los dobles enlaces en los ácidos grasos naturales son cis, mientras que en la β-oxidación se crea un doble enlace trans. Los dobles enlaces cis no permiten la continuación de la ruta. Para solventar este problema se emplean dos enzimas auxiliares.En caso de los ácidos monoinsaturados por ejemplo el ácido oleico, el doble enlace cis entre los carbono 3 y 4 no permiten la actuación de la Acil-CoA DH, que crea un doble enlace trans entre los carbono 2 y 3.En caso de los ácidos poli-insaturados por ejemplo ácido linoleico.

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Tres rondas de beta oxidación: En este momento debe presentarse la actividad de las dos enzimas especiales que son necesarias para la β-oxidación de los ácidos grasos poli-insaturados, la 2,4- dienoil-CoA Reductasa, puesto que el doble enlace se encuentra ya en posición 2,3 trans se puede continuar al mecanismo normal de la β-oxidación

Oxidación de los ácidos grasos en peroxisomas

El proceso oxidativo de los ácidos grasos no va encaminado a producir energía debido a que carecen de cadena transportadora de electrones.

La activación de los ácidos grasos para su oxidación peroxisomal tiene lugar en el propio peroxisoma. Luego, el proceso de oxidación es similar al de la ß-oxidación mitocondríal con la diferencia de que la primera oxidación no tiene al FAD como aceptor de electrones sino directamente al oxígeno, por lo que genera H2O2 en lugar de FADH2 y la energía (ATP) que derivaría de la cesión posterior de electrones del FADH2 a la cadena transportadora de electrones se disipa en forma de calor. Como la tiolasa peroxisomal no es activa con ácidos grasos de menos de ocho carbonos, los ácidos grasos acortados en el peroxisoma continuarán su oxidación en la mitocondria. Los ácidos grasos acortados en su longitud mediante la oxidación peroxisomal se pueden conjugar con carnitina para pasar del peroxisoma a la mitocondria y continuar ahí con la ß-oxidación.

Cetogénesis

Es el proceso metabólico por el cual se forman los cuerpos cetónicos por la oxidación (ß-oxidación) metabólica de las grasas.

En los seres humanos y en la mayoría de los mamíferos, el acetil-CoA formado en el hígado durante la oxidación de los ácidos grasos puede entrar en el ciclo del ácido cítrico o puede ser convertido en los “cuerpos cetónicos” acetona, acetoacetato y D-B-hidroxibutirato para su exportación a otros tejidos. La acetona, producida en menores cantidades que los demás cuerpos cetónicos, se exhala. El acetoacetato y el D-B-hidroxibutirato son transportados por la sangre a tejidos diferentes al hígado, donde se convierten en acetil-CoA y se oxidan a través del ciclo del ácido cítrico, proporcionando gran parte de la energía necesaria para tejidos tales como los músculos esqueléticos y cardiacos y la corteza suprarrenal. El cerebro, que utiliza preferentemente glucosa como combustible, puede adaptarse al uso de acetoacetato o D-B-hidroxibutirato en condiciones de inanición, cuando no es posible disponer de glucosa. La producción y exportación de cuerpos cetónicos desde el hígado a los tejidos extrahepaticos permite la oxidación continuada de ácidos grasos en el hígado cuando el acetil-CoA no está siendo oxidado en el ciclo del ácido cítrico.

Bioquímica del proceso: En condiciones psicológicas, el cuerpo humano deriva su energía desde la oxidación aeróbica del glicógeno del hígado (un polímero de glucosa) por el Ciclo de Krebs. La reserva de glicógeno en el hígado asegura el suministro de energía para un día. Cuando el almacenamiento de glucosa hepática se ha acabado, el cuerpo tiene que buscar otro “combustible” para producir energía. Los músculos esqueléticos y otras partes del cuerpo humano, excluyendo el sistema nervioso, extraen energía del acetil-CoA, que es el resultado de la oxidación Beta de los ácidos grasos. El cerebro, en su lugar, sólo puede derivar energía desde la glucosa.

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Localización: Este proceso de oxidación se realiza en las mitocondrias del hígado, donde también ocurre la beta oxidación de ácidos grasos, por lo que ambos procesos se encuentran funcionalmente relacionados. La acetil CoA proveniente de la beta oxidación puede convertirse en dos ácidos carboxílicos relativamente fuertes que son el ácido acetil acético y el beta hidroxibutírico, estos y la acetona constituyen los cuerpos cetónicos.

Regulación: La actividad cetogénica del hígado está regulada, en primer lugar, por la liberación de los ácidos grasos del tejido adiposo por acción de la lipasa hormono sensible, que depende de la proporción insulina/glucagón y donde los propios cuerpos cetónicos estimulan la producción de glucagón por el páncreas. Y en segundo lugar por la regulación de la beta oxidación, dependiente de la concentración de malonil CoA, debido a su efecto inhibidor sobre la entrada de los ácidos grasos a la matriz mitocondrial. Cuando predomina la beta oxidación sobre la biosíntesis de ácidos grasos, predomina la cetogénesis.

Estado de cetosis: El fallo de estos mecanismos de regulación provoca el estado de cetosis. Esta se produce cuando la síntesis de cuerpos cetónicos es mayor que la capacidad de los tejidos extrahepáticos para degradarlos.

Dieta cetogénica

La dieta cetogénica no es más que un tipo de dieta en la cual  la proporción de hidratos se reduce notablemente con la finalidad de fomentar la oxidación de grasas que da lugar a la formación de cuerpos cetónicos. Éstos compuestos se utilizan de manera alternativa por el cerebro como fuente de energía ante la falta de glucosa.

Hay dietas cetogénicas en las cuáles se permite la ingesta de frutas y/o vegetales, pero en cantidades muy controladas, mientras que otras eliminan por completo toda fuente de hidrato, prohibiendo la ingesta de cereales, harinas, panificados y también, frutas, verduras y legumbres.

También hay dietas cetogénicas en las cuáles se recurre al ayuno para propiciar la formación inicial de cuerpos cetónicos que posteriormente debe sostenerse para lograr la pérdida de peso a expensas de la gran oxidación de grasas.

Patología

Déficit de acil CoA-deshidrogenasa de cadena media (MCAD)La deficiencia de la cadena media la enzima Acil-Coa deshidrogenasa (MCAD) es un trastorno hereditario. Los niños con este trastorno tienen una enzima inactiva llamada cadena media acil-CoA deshidrogenasa. La enzima envuelta en la deficiencia MCAD normalmente descompone las grasas de los alimentos que comemos, así como también las grasas que se encuentran almacenadas en el cuerpo. En los niños con MCAD, esta enzima no cumple su función adecuadamente. Normalmente cuando una persona consume grasas, estas se descomponen para ser utilizadas como energía, debido a que los niños con MCAD que carecen de esta enzima para descomponer las grasas completamente, el cuerpo debe utilizar la glucosa como recurso alterno de energía. Una vez la glucosa en el cuerpo ha sido utilizada, puede aparecer la hipoglucemia.Cuando una persona ayuna, el cuerpo utiliza normalmente la grasa de reserva en energía, el cuerpo utiliza nuevamente la glucosa como fuente alterna de energía. Sintomas: agotamiento, piel pegajosa,irritabilidad, fiebre diarrea y vómitos. Si no recibe tratamiento puede presentarse un coma o incluso la muerte. Teniendo como grupo de riesgo a los recién nacidos, se estima que 1 en 5000 a 12000 infantes nacen con este trastorno.

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El diagnóstico de los defectos de oxidación se realiza a partir de la sospecha clínica, mediante el estudio de los siguientes parámetros.

Laboratorio general: durante los episodios de descompensación se puede detectar hipoglucemia hipocetósica, con cetonemia o cetonuria proporcionalmente baja o ausente, aumento de las transaminasas, disminución del tiempo de protrombina, hiperamonemia, acidosis metabólica, aumento del ácido láctico. Otros exámenes realizados:

nivel plasmático de carnitina total ésteres de acilcarnitinas acilglicinas ácidos orgánicos en orina

Tratamiento NutricionalFase aguda: se debe prescribir alimentación parenteral con glucosa intravenosa en dosis de 10 mg/kg/min o más, para mantener la glicemia en 100 mg/dl. Esto estimula la secreción de insulina y bloquea la liberación de ácidos grasos libres desde el tejido adiposo y su oxidación en el tejido hepático y muscularFase crónica: el objetivo principal es prevenir la hipoglucemia a través de una dieta fraccionada para evitar períodos de ayunos. Esto implica considerar la alimentación nocturna y el uso de almidón crudo similar al tratamiento en la glucogenosis (1.5 - 2.0 g/kg/día). En niños menores el ayuno no debe ser superior a las 4 horas y en mayores puede llegar hasta 8 horas.Farmacológica:Es necesaria la suplementación con ácidos grasos esenciales (3-4% del total de calorías), especialmente de ácidos linoléico (aceite de maíz o maravilla) y a-linolénico (aceite de soya o canola). El ácido docosahexaenoico (DHA) se proporcionan 65 mg/día en lactantes y 130 mg/día en niños con más de 20 kilos de peso, con ello se prevendrá deficiencias de DHA. Este ácido graso es esencial para la formación de estructuras de membrana del cerebro y retina.

Dieta ácidos grasos

Los principales componentes lipídicos de la dieta son los triacilgliceroles, el colesterol y los fosfolípidos; pero como los triacilgliceroles constituyen el aporte lipídico mayoritario (en torno al 90%), en la dieta se habla simplemente de grasa saturada o insaturada en función del tipo de ácidos grasos que contengan esos triacilgliceroles.

La dieta de la población occidental actual ha variado mucho comparada con la de hace unos 10. 000 años; aparte de la disminución en la ingesta de hidratos de carbono, antioxidantes y calcio, ha habido aumento de calorías (acompañado de un menor gasto energético) y, en relación con los ácidos grasos, aumento de las grasas saturadas, de los ácidos grasos trans y de los ω-6 respecto a los ω-3. Una dieta alta en grasa saturada incrementa la acumulación de colesterol en las arterias. El colesterol es una sustancia suave y cerosa que puede causar obstrucción o bloqueo de las arterias. Comer grasas insaturadas en lugar de las grasas saturadas puede ayudar a bajar el colesterol LDL. La mayoría de los aceites vegetales que son líquidos a temperatura ambiente tienen grasas insaturadas.