Alteraciones en Proteínas, Glúcidos y Lípidos: Diagnóstico y Marcadores Bioquímicos
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Proteínas: Funciones y Métodos de Análisis
Las proteínas desempeñan funciones vitales en el organismo, como:
- Reserva energética
- Mantenimiento del equilibrio osmótico
- Amortiguación
- Transporte de sustancias
- Defensa
- Favorecer o inhibir reacciones químicas
- Participación en la hemostasia
Métodos de Análisis de Proteínas
Electroforesis de Proteínas (EF)
La EF separa y cuantifica las fracciones proteicas, obteniendo un patrón electroforético. Se utiliza:
- Soporte: Inicialmente acetato de celulosa, luego gel de agarosa y finalmente capilar (automatizado).
Espectrofotometría
Se recortan las franjas, se introducen en tubos con un disolvente que retira las proteínas del celogel y se mide la absorbancia.
Densitometría
Un fotómetro cuantifica el colorante fijado en cada una de las franjas y lo representa mediante un proteinograma, que muestra las fracciones de cada componente en relación con las proteínas totales obtenidas previamente.
Fracciones Proteicas
Albúmina
Representa el 55% del total de proteínas. Es responsable de la presión osmótica. Aumenta en casos de deshidratación y disminuye en insuficiencia hepática y desnutrición.
Globulinas
- Alfa (14-15%): Aumentan en daño hístico. Incluyen:
- Alfa-1-antitripsina (mayoritaria, inhibe la tripsina).
- Alfa-1-glicoproteína ácida.
- Alfa-2:
- Ceruloplasmina: transporta cobre. Aumenta en la gestación y disminuye en la enfermedad de Wilson.
- Haptoglobina: transporta hemoglobina. Aumenta en procesos inflamatorios.
- Beta (12-14%): Como la proteína C reactiva. Son estables. Incluyen:
- Transferrina: transporta hierro. Aumenta en la anemia ferropénica y disminuye en hepatopatías.
- Gamma (17%): Son inmunoglobulinas. Su movilidad electroforética es variada, correspondiendo a una banda ancha. Aumentan en infecciones y disminuyen en inmunodeficiencias.
Métodos de Cuantificación de Proteínas Totales
- Método de Biuret: Es el método de referencia y el más usado para proteínas totales en sangre.
- Lowry: Utiliza reactivos de Biuret y de Folin.
- Refractométrico: La cantidad de proteínas en suero u orina varía el índice de refracción.
- Proteína C Reactiva: Es el reactante de fase aguda más usado para comprobar el estado inflamatorio. Predice enfermedades cardiovasculares mediante métodos ultrasensibles.
Alteraciones en las Proteínas Totales
La suma de todas las proteínas (valor normal: 7,5-8 g/dL) puede presentar:
- Hiperproteinemia: Concentración de proteínas totales por encima del valor normal. Puede deberse a una disminución de la volemia (deshidratación) o a un aumento de gammaglobulinas (hipergammaglobulinemia).
- Hipoproteinemia: Disminución de las proteínas. Puede deberse a un aumento del volumen plasmático (retención de líquidos) o a una disminución de albúmina y gammaglobulinas.
- Disproteinemia: Alteración en la distribución de las fracciones proteicas:
- Hipoalbuminemia: Síntesis insuficiente (desnutrición), eliminación y degradación excesiva (síndrome nefrótico).
- Hipogammaglobulinemia: Disminución de gammaglobulinas debido a deficiencias del sistema inmunitario.
- Hipergammaglobulinemia: Aumento de globulinas. Puede ser de alfas (inflamación/tumor), de alfabeta (síndrome nefrótico) o de gammaglobulinas (inflamación).
Diagnóstico de Infarto Agudo de Miocardio
Las troponinas cardíacas (cTnT y cTnl) son los marcadores bioquímicos utilizados para el diagnóstico del infarto agudo de miocardio. Se encuentran en alta concentración en el miocardio y están ausentes fuera del tejido cardíaco. Se liberan rápidamente tras el daño miocárdico.
Metabolismo de los Glúcidos
Los glúcidos (hidratos de carbono) son fuente de energía, tienen función estructural y participan en el reconocimiento celular. El principal monosacárido es la glucosa, que se obtiene como fuente de energía y se almacena en forma de glucógeno.
Rutas Metabólicas de la Glucosa
Catabólicas (Degradativas)
- Glucólisis: Oxidación de la glucosa para obtener ATP, NADH y piruvato.
- Glucogenólisis: Obtención de glucosa a partir del glucógeno.
Anabólicas (Sintéticas)
- Glucogénesis: Acumulación de glucosa en forma de glucógeno.
- Neoglucogénesis: Formación de glucosa a partir de precursores no glucídicos (inverso a la glucólisis).
Regulación del Metabolismo de la Glucosa
- Glucemia basal: Niveles de glucosa en ayunas.
- Glucemia posprandial: Niveles de glucosa tras la ingesta.
- Insulina: Hormona hipoglucemiante que favorece la entrada de glucosa en las células. Disminuye la neoglucogénesis y estimula la lipogénesis. Se almacena en el tejido adiposo.
- Glucagón: Hormona hiperglucemiante que aumenta la glucemia. Su producción se estimula cuando los niveles de glucosa en sangre están bajos. Estimula la gluconeogénesis y la glucogenólisis en las células hepáticas, así como la lipólisis.
- Glucocorticoides (Cortisol): Estimulan la neoglucogénesis y la lipólisis.
- Catecolaminas (Adrenalina): Estimulan la glucogenólisis y la lipólisis.
Diabetes
- Tipo I: Se presenta en edades tempranas. Destrucción autoinmune de las células beta de los islotes de Langerhans, causando una ausencia total de insulina.
- Tipo II: Se presenta en la madurez. Disfunción de las células beta y resistencia a la insulina.
- Intolerancia a la glucosa o prediabetes: Niveles de glucosa menores que en la diabetes, pero superiores a los normales.
- Gestacional: Causada por cambios hormonales durante el embarazo. Se diagnostica mediante el test de O'Sullivan.
Diagnóstico de la Diabetes
- Glucemia superior o igual a 200 mg/dL asociada a síntomas como poliuria, polifagia, polidipsia o pérdida de peso inexplicable.
- Ayunas:
- Normal: 70-99 mg/dL
- Prediabetes: 100-125 mg/dL
- Diabetes: >= 126 mg/dL
- Prueba de tolerancia oral a la glucosa:
- Normal: < 140 mg/dL
- Prediabetes: 140-200 mg/dL
- Diabetes: >= 200 mg/dL
- Hemoglobina glicosilada (HbA1c):
- Normal: < 5,7%
- Prediabetes: 5,7-6,4%
- Diabetes: >= 6,5%
- Hipoglucemia: < 70 mg/dL. Si es < 45 mg/dL, se considera neuroglucopenia.
Determinación de Glucosa en Sangre
Se utiliza suero o plasma.
- Hexoquinasa: Método de referencia. Se basa en la transformación de la glucosa por acción de la hexoquinasa. Es una técnica de punto final en la que el aumento de NADPH a 340 nm es proporcional a la concentración de glucosa.
- Glucosa-oxidasa (GOD): Utiliza la enzima glucosa oxidasa, que oxida la glucosa. Se acopla a una reacción de Trinder para obtener un producto coloreado. Es una técnica de punto final en la que el color a 546 nm es proporcional a la concentración de glucosa. No se utiliza en orina.
Glucosa en Orina
La glucosuria aparece cuando la glucemia supera los 160-180 mg/dL. En caso de daño renal, puede haber glucosuria con glucemia normal. Se utiliza el reactivo de Benedict para medir otros azúcares.
Hemoglobina Glicosilada (HbA1c)
La HbA1c es el resultado de la unión irreversible de la glucosa a la hemoglobina A. La detección de HbA1c es proporcional a los niveles de glucosa en sangre. Los métodos se basan en la diferencia de carga, como la cromatografía de intercambio iónico.
Fructosamina
Es la medición de glicoproteínas de vida corta, producidas por la unión de la glucosa a la albúmina. Refleja los valores de glucosa en sangre de las últimas 2-3 semanas. Ha sido desplazada por la HbA1c, pero se utiliza para evaluar la glucemia a corto plazo cuando la HbA1c no es fiable (por ejemplo, en casos de anemia).
Hormonas: Insulina y Péptido C
Se miden mediante métodos inmunoenzimáticos en suero o plasma. El péptido C es una cadena corta de aminoácidos que se libera en sangre cuando se forma insulina. Su determinación es un indicador de la producción endógena de insulina.
Microalbúmina
Es un marcador de nefropatía diabética o enfermedad renal. Se utiliza en el diagnóstico y control de la diabetes.
Metabolismo de los Lípidos
Ruta Exógena
Se produce la digestión y absorción de lípidos en el intestino delgado. Los ácidos grasos de cadena corta e intermedia se transportan unidos a la albúmina. Los ácidos grasos de cadena larga forman triglicéridos en el interior de los enterocitos. El colesterol, los fosfolípidos y los triglicéridos se incorporan a los quilomicrones nacientes. Estos atraviesan las membranas y se secretan a los conductos linfáticos, llegando al torrente sanguíneo por el conducto torácico. Al pasar por los tejidos periféricos, los quilomicrones pierden triglicéridos por acción de la lipoproteína lipasa, se vuelven más pequeños y se captan en el hígado como quilomicrones remanentes.
Ruta Endógena
Las lipoproteínas transportan colesterol y triglicéridos endógenos a los tejidos periféricos. Los triglicéridos y el colesterol se incorporan a las VLDL, que por exocitosis pasan al espacio extracelular y entran en la circulación. Por acción de la lipoproteína lipasa de las células endoteliales, las VLDL pierden triglicéridos y se convierten en IDL. Algunas IDL, por eliminación de lípidos y lipoproteínas, se transforman en LDL. Las LDL se retiran de la circulación por unión al receptor de LDL, a receptores de macrófagos o por pinocitosis.
Lípidos: Funciones y Clasificación
Los lípidos son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Tienen funciones de:
- Almacenamiento a largo plazo (triglicéridos).
- Componentes estructurales de las membranas.
- Regulación metabólica.
Triglicéridos
Son ésteres de glicerol y 3 ácidos grasos. Constituyen la principal reserva energética del organismo. Pueden provenir de la síntesis hepática (endógena) o de la absorción intestinal (exógena). El valor normal en suero es de <150 mg/dL.
Colesterol
Se transporta por el plasma unido a proteínas.
Lipoproteínas
Son complejos macromoleculares formados por un núcleo con lípidos apolares (colesterol esterificado y triglicéridos) y una capa externa polar (fosfolípidos, colesterol libre).
Apoproteínas
Son el componente proteico de las lipoproteínas. Dan estabilidad a la interacción entre los lípidos y el medio acuoso, y regulan la actividad enzimática.
Receptores de Lipoproteínas
Permiten la relación entre las células hepáticas y periféricas con otras lipoproteínas.
Transporte Reverso del Colesterol
Las HDL nacientes captan el colesterol de las células de los tejidos periféricos, transformándose en partículas de mayor tamaño. El colesterol captado por las HDL se dirige hacia el hígado para su excreción por la vía biliar. Esto puede ocurrir de dos maneras:
- La enzima LCAT esterifica el colesterol en las HDL y la enzima CEPT lo transfiere a las VLDL y LDL, intercambiándolo por triglicéridos.
- Directamente, los ésteres de colesterol de las HDL son introducidos por receptores específicos en el hepatocito a su paso por el hígado. La HDL no es catabolizada y vuelve a la periferia a captar más colesterol.
Lipogénesis y Lipólisis
- Lipogénesis: Formación de triglicéridos a partir de ácidos grasos ingeridos y glicerol. Es estimulada por la insulina.
- Lipólisis: Movilización de triglicéridos almacenados en el tejido adiposo cuando son requeridos. Interviene la enzima lipasa.
En situaciones de alta demanda de glucosa (ayuno prolongado o diabetes mellitus) se forman cuerpos cetónicos en los hepatocitos a partir de Acetil-CoA. Estos cuerpos cetónicos pasan a la circulación y son fuente de energía para el cerebro. El aumento de los cuerpos cetónicos puede ocasionar una disminución del pH sanguíneo (acidosis/cetoacidosis).
Alteraciones en el Metabolismo de los Lípidos
- Primarias: Causadas por alteraciones genéticas.
- Secundarias: Causadas por hábitos alimentarios.
Dislipemias
Alteraciones en los niveles normales de lípidos circulantes. Se utiliza la clasificación de Fredrickson, que clasifica el suero según su aspecto (ver tabla más adelante).
Alteraciones Primarias en Apo B
Enfermedades genéticas responsables de la alteración:
- Hiperlipidemia familiar
- Hipertrigliceridemia familiar
- Hiperquilomicronemia
- Hipercolesterolemia familiar
- Disbetalipoproteinemia
- Deficiencia de lipasa hepática
- Abetalipoproteinemia
Alteraciones en HDL
Aumentan el riesgo cardiovascular, ya que se altera el metabolismo reverso del colesterol.
Determinaciones para Valorar el Metabolismo Lipídico
- La concentración de colesterol se relaciona con el aumento del riesgo de formación de placas de ateroma.
- La concentración de LDL y de Apo B se relaciona con la incidencia de cardiopatías isquémicas.
- La concentración de HDL y de Apo A se relaciona con una clara disminución del riesgo de padecer cardiopatías.
Triglicéridos: Métodos de Determinación
Se utilizan métodos enzimáticos. Los triglicéridos se hidrolizan en glicerol gracias a la lipasa. El glicerol, por medio de la glicerol-P oxidasa y la peroxidasa (reacción de Trinder), es cuantificado con un compuesto coloreado a 546 nm. El valor normal es <150 mg/dL.
Colesterol Total: Métodos de Determinación
Se utiliza una muestra de suero o plasma y se cuantifica mediante un método enzimático. Aproximadamente 2/3 del colesterol circulante se encuentra esterificado. En la primera reacción, los ésteres de colesterol se hidrolizan a colesterol libre por medio de la enzima colesterol-esterasa. En la siguiente reacción, el colesterol se oxida a 4-colestenona mediante la enzima colesterol-oxidasa. En esta reacción se libera peróxido de hidrógeno (H2O2), que se cuantifica mediante la reacción de Trinder a 546 nm.
Colesterol HDL: Métodos de Determinación
La cuantificación del colesterol-HDL sin la interferencia de las otras lipoproteínas se consigue con los propios reactivos de trabajo, que contienen las sustancias necesarias para ello. Se puede hacer:
- Precipitando las lipoproteínas que contienen Apo B con reactivos policatiónicos.
- Utilizando anticuerpos con afinidad por las lipoproteínas, excepto por las HDL.
Colesterol LDL: Métodos de Determinación
- Determinación directa: La muestra se somete a la acción de un primer detergente que solubiliza el colesterol no-LDL. El colesterol solubilizado se consume por las enzimas colesterol-esterasa y colesterol-oxidasa. El LDL restante se solubiliza con un segundo detergente.
- Determinación estimada: Partiendo del colesterol total, el colesterol HDL y los triglicéridos, se utiliza la fórmula de Friedewald: Colesterol total - Colesterol HDL - (Triglicéridos/5). No es válida si los triglicéridos superan los 400 mg/dL.
Grado de Turbidez y Detección de Quilomicrones
Cuando el aspecto del suero es lechoso y opalescente, se puede detectar la presencia de quilomicrones dejándolo reposar toda la noche en la nevera. Se evidenciará su presencia en forma de una capa cremosa flotante.
Apo A-I y Apo B
Valores de Apo B por encima de lo normal se relacionan con un aumento del riesgo de enfermedad cardiovascular. Valores de Apo A-I por debajo de lo normal se identifican como factor de riesgo de cardiopatía isquémica.
Tabla Resumen de las Características de las Lipoproteínas
Lipoproteína | Movilidad Electroforética | Apoproteínas | Composición Lipídica Principal | Aspecto del Suero | Patología Asociada |
---|---|---|---|---|---|
Quilomicrones | Origen | B48, A-I, E, C-II | Triglicéridos (mayor proporción) | Capa superior cremosa | Hiperquilomicronemia, Déficit de lipoproteína lipasa |
Quilomicrones remanentes | Origen | B48, E | Ésteres de colesterol (mayor proporción que en quilomicrones) | - | - |
VLDL | Pre-beta | B100, E, C-II | Triglicéridos (mayor proporción) | Turbio o lechoso | Hipertrigliceridemia familiar, Elevación de VLDL (no B100) |
IDL | Beta ancha | B100, E | Ésteres de colesterol, Triglicéridos | Turbio | Disbetalipoproteinemia, Isoforma Apo E |
LDL | Beta | B100 | Ésteres de colesterol (mayor proporción) | Claro | Hipercolesterolemia familiar, Defecto en el receptor LDL |
HDL | Alfa | A-I, C-II, E | Ésteres de colesterol | Claro | - |
Interpretación del Proteinograma
Alteración | Descripción | Causas |
---|---|---|
Hemólisis | Disminución de la haptoglobina (flecha en alfa-2 disminuida) | Anemia hemolítica |
Ferropenia | Aumento de la transferrina (flecha en beta aumentada) | Anemia ferropénica |
Cirrosis | Disminución de la síntesis de albúmina y fibrinógeno, aumento de inmunoglobulinas (flechas en alfa y beta elevadas) | Cirrosis hepática |
Respuesta de fase aguda | Aumento de proteínas involucradas en procesos inflamatorios (flechas en alfa-1 y alfa-2 más elevadas que el resto) | Procesos inflamatorios |
Hipergammaglobulinemia policlonal | Aumento generalizado de inmunoglobulinas (flecha en gamma elevada y ancha) | Enfermedades autoinmunes, hiperproducción de inmunoglobulinas |
Hipergammaglobulinemia monoclonal | Aumento de una inmunoglobulina específica (flecha en gamma muy elevada y estrecha) | Mieloma múltiple, Macroglobulinemia de Waldenström |
Hipogammaglobulinemia | Disminución de inmunoglobulinas (flecha en gamma aplanada) | Inmunodeficiencias (hipogammaglobulinemia transitoria infantil, agammaglobulinemia congénita de Bruton), hipoproducción de inmunoglobulinas |
Malnutrición | Disminución generalizada de todas las fracciones proteicas (5 flechas hacia abajo) | Déficit alimentario, falta de aporte de vitaminas |
Síndrome nefrótico | Pérdida renal de proteínas séricas y retención en suero de algunas proteínas (flecha en gamma disminuida, flechas en beta y alfa-2 aumentadas, flecha en albúmina disminuida) | Nefrosis, pérdida renal de proteínas séricas |
Clasificación de Fredrickson para las Dislipidemias
Tipo | Lipoproteína elevada | Lípidos elevados | Aspecto del suero | Causa |
---|---|---|---|---|
I | Quilomicrones | Triglicéridos | Capa superior cremosa | Hiperquilomicronemia, Déficit de lipoproteína lipasa |
IIa | LDL | Colesterol | Claro | Hipercolesterolemia familiar, Defecto en el receptor LDL |
IIb | LDL y VLDL | Colesterol y Triglicéridos | Claro o turbio | Hiperlipidemia familiar combinada, Aumento de Apo B100 |
III | IDL | Colesterol y Triglicéridos | Turbio | Disbetalipoproteinemia, Isoforma Apo E |
IV | VLDL | Triglicéridos | Turbio o lechoso | Hipertrigliceridemia familiar, Elevación de VLDL (no B100) |
V | Quilomicrones y VLDL | Colesterol y Triglicéridos | Capa superior cremosa y turbio | Hiperquilomicronemia, Déficit de lipoproteína lipasa (cofactor) |