Integracindemetabolismo

BALANCEENTRELAPRODUCCINYLAUTILIZACINDEENERGAENELMETABOLISMOHUMANO

ElprincipalpapeldelmetabolismoescapturarenergaqumicadelosalimentoscomoATPyutilizareseATPparaunavariedadde

procesosmetablicos,incluyendolasntesisdecomponentescelulares,transporteactivodeionesysoluto,ytrabajomuscular.

LossereshumanospuedengenerarATPpormediodelaoxidacindecarbohidratos,cidosgrasosyaminocidos.Asimpleviste,

lahomeostasisenergticainvolucraunbalanceentrelaingestaenergticaylaenergagastada,paraqueelcuerponotengaun

agotamientodeenerga(inanicin),niunexcesodealmacenamientodetriacilgliceroles(obesidad).

Cuntaenergapodemosobtenerdeloscombustiblesmetablicos?

Laenergaqumicaenlosalimentosesmedidaenkilocaloras(kcal).Unakcalsedefinecomo

laenergaqueserequiereparaelevar1C1kgdeagua.Esimportantesabequeelverdadero

calor que se produce de la combustin de las protenas es cercano a 5.4kcal/g; el nivel

fisiolgicomsbajo reflejael costoenergticoque representa laexcrecindenitrgenoen

formadeurea(4ATPs).

Culessonlosdepsitosdecombustibledeunapersonanormal?

Carbohidratos:Enestadoalimenticio,elhombredeunos70kgtieneaproximadamente300gdeglucgenoalmacenadoensus

msculosy100genelhgado,concantidadesmnimaseneltejidoadiposoyelcerebro.

Triacilgliceroles: Debido a que los triacilgliceroles (TAG) tienen un mayor contenido energtico que los carbohidratos y son

almacenado sin hidratacin, proveen una forma de almacenamiento de energamuchoms compacta que el glucgeno. Los

cuerposnormalesalmacenan15gdeTAG,o135,000kcal,comparadoalas1,600kcaldelglucgeno.Aunquecasitodaestagrasa

esalmacenadaenlosadipocitos,50gdeTAGsealmacenanenelmsculoesquelticoyelhgado.Losatletasdealtaresistencia

tienecantidadesanmayoresdeTAGintramusculares.

A diferencia del almacenamiento de carbohidratos como glucgeno, el cuerpo tiene casi una capacidad ilimitada para el

almacenamientodeTAG.Undesequilibrioentrelaingestadeenergayelgastodeenergaeslacausadelaactualepidemiade

obesidad.

Protenas:Aunquenoexistenalmacenamientosdeprotenascomotalenelcuerpo,algunasdelasprotenascelularesnormales

sonmovilizadas cuando se requieren amino cidos para otras necesidades, como sntesis de nuevas protenas y proveyendo

esqueletos carbonados para la gluconeognesis. La mayora de los protenas movilizables son encontradas en el msculo

esqueltico (6kg) y en el hgado (0.1kg). En casos de inanicin y de balance de nitrgeno negativo severo, las protenas del

msculocardacotambinpuedenserdegradadas.

El coeficiente respiratorio puede ser utilizado para evaluar qu combustibles estn siendo utilizado en un momento en

particular

Lanaturalezaylascantidadesdecombustiblesqueestnsiendoutilizadoenunmomentoenparticularporunorganismopuede

serestimadosutilizandolacalorimetraindirecta,quemideelconsumodeoxgenoylaproduccindedixidodecarbonoen

lugardelageneracindecalorduranteunintervalodefinidodetiempo.Lasecuacionesgeneralesparalacompletaoxidacinde

glucosaydeTAG,sonutilizadasparadeterminarelcoeficienterespiratorio(RQ=CO2/O2)paracadareaccin:

TablaNo.1EnergaqumicadelosalimentosAlimento EnergaCarbohidratos 4kcal/gTriacilgliceroles 9kcal/gProtenas 4kcal/gEtanol 7kcal/g

Qupodemosaprenderdelcoeficienterespiratorio?

UnapersonaenayunoenreposotieneunRQdeaproximadamente0.75.Loqueindicaqueestapersonaestoxidandograsas

para obtener la energa que necesita. En contraste, cuando la misma persona comienza a correr rpidamente, el RQ va a

aumentarhasta1.0,indicandoahoralautilizacindecarbohidratoscomofuentedeenerga.UnRQde0.85indicaquelapersona

estutilizandounamezcladecarbohidratosygrasas.

El coeficiente respiratoriode laoxidacinde lasprotenasesunpocomscomplicado.Si tomamos laoxidacinde laalanina

comoejemplo:

La nica formade estimar conprecisin lamedida enque los aminocidos se oxidan, esmedir la excrecinurinaria deurea

(usualmenteenunperodode24horas).Porsustraccin,secorrigepor lacantidaddeO2consumidoyelCO2queseproduce

durantelageneracindelacantidadmedidadeurea.ElO2yCO2restantesonutilizadosparacalcularunvalordeRQnoproteico

quepuedaserutilizadoparadeterminarlascontribucionesdecarbohidratosygrasasalmetabolismo.

Paraunapersonanormalconsumiendounadietatpica,lasprotenasproveendel1220%delcombustiblemetablico.Adems,

unRQde0.83 indicaqueunapersonaestobteniendoaproximadamente lamitadde sus calorasde carbohidratos y laotra

mitaddegrasas,queindicarel100%deprotenas.

CULESSONLASCONDICIONESFISIOLGICASQUEAFECTANLAUTILIZACINDELOSCOMBUSTIBLES?

Estadodeayunooestadobasal

Latasametablicabasal (BMR:basalmetabolic rate)eselgastodeenergamnimorequeridoparael trabajo involuntariodel

cuerpo (bombeodel corazn,mantenimientodegradientes inicos, recambiodeprotenas).ElBMRsemideen lasmaanas,

mientraselsujetoestenposicinpronoyhaestadoayunandoporlomenosdurante12horas.

Porconveniencia,elgastoenergticoenreposo(REE:restingaenergyexpenditure)semidegeneralmenteenlugardelBMR,ya

queelREErequiereunmenordeunayunomenosriguroso(2a4horas)yproveevaloresligeramentemsaltos.

EsposibleaproximarelBMRparaunapersonadadcomo1kcal/kgporhoraparahombresy0.9kcal/kgporhoraparamujeres,o

1680y1200calorasporda,respectivamente,paraunhombrede70kg(154lb)yunamujerde56kg(124lb).Ladiferenciade

gnerodelBMRsedebealrelativamentemayoralmacenajedetejidoadiposoymenormasamuscularenlasmujeresqueenlos

hombres. En realidad, el BMR, se correlaciona principalmente con la masa muscular magra y puede ser aumentado con el

ejercicio,quepromuevelaacumulacindemsculo.

Estadodealimentacin

Latasametablicaenreposoesaumentacuandoesmedidaenunapersonaquehacomidorecientemente.Ladiferencia,refleja

lacantidaddeenergaextrarequeridaparaladigestin,transporteyalmacenamientodeloscombustiblesqueprovienendela

dieta,incluyendoeltransporteactivodesolutoshaciaelinteriordelasclulasylaactivacindemolculas(glucosaaglucosa6

fosfato,cidosgrasosaacilCoAs).ElefectotrminodelosalimentosaumentaelgastoenergticosobreelBMRdeun1015%,

dependiendode lapersonayde ladieta,conalimentosricosenprotenasquerequierenunamayorcantidaddeenergapara

procesarseyconlosTAGdeladietarequiriendolamenor.

Actividadfsica

Los movimientos voluntarios, incluyendo las actividades diarias, aumentan el gasto energtico. La actividad fsica es el

componente ms variable del gasto energtico diario de una persona, y representa del 2040% del total de una persona

promedio.Laactividadfsicaestambinelnicocomponentedelgastototaldeenergaquesepuedealterarfcilmente.Elgasto

energticoduranteelejercicioseveafectadoporlanaturalezadelaactividad(corrervs.caminar);laintensidad,laduracin,la

eficienciadelaactividad;ylamasacorporaldelapersona.

ROLESDELOSDIFERENTESRGANOSENLAINTEGRACINDELMETABOLISMO

Elmetabolismodeciertasclulascambiaunpocoentrelosdiferentesestadosfisiolgicos.Loseritrocitos,porejemplo,dependen

exclusivamentede lagliclisis tantoenestadosdeayunocomodealimentacin.Demanerasimilar,el cerebrodependeante

tododeglucosacomocombustibleynocomienzaautilizarcantidadessignificativasdecuerposcetnicoshastaelda3o4de

ayuno.Encontraste,lamayoradeotrasclulasyrganosalteransupatrndelgastoenergtico,almacenamientodeenergay

laexportacindecombustiblesenergticosparalasatisfaccindelasnecesidadesdeotrasclulasyelcuerpocomountodoen

losdiferentesestadosfisiolgicos.(TablaNo.2)

TablaNo.2Principalesrganosinvolucradosenlaintegracindelmetabolismoenergtico

rganoFormadealmacenaje

principaldelcombustibleCombustibleexportado

Momentoosituacinenlaqueseexporta

Adipocitos TAG cidosgrasoslibresyglicerol Ayuno,ejerciciodeintensidadmoderadaHgado Glucgeno Glucosa

CuerpocetnicosVLDLTAG

AyunoyejercicioAyunoEstadodealimentacin

Msculoesqueltico GlucgenoProtenas*

LactoAlaninayglutamina

EjerciciointensoAyuno

*Protenasestructuralesmovilizables

Hgado: El hgado juega un papel importante en todos los aspectos del metabolismo energtico. Cuando la glucosa sea

abundante, el hgado utiliza la glucosa como combustible, la almacena como glucgeno ymetaboliza el exceso de glucosa a

acetilCoA.ElacetilCoA,asuvez,esutilizadoparalasntesisdecidosgrasosyalalargadeTAG,quesonexportadosdelhgado

hacia lostejidosenformadeVLDL.Encontraste,cuandolaglucosaesrequeridaporotrasclulas,elhgadopasaautilizar los

cidosgrasosparagenerarenerga,moviliza los almacenesdeglucgenoparamantener la glicemia y comienza la sntesisde

glucosaydecuerposcetnicos.Lautilizacindelosesqueletoscarbonadosdelosaminocidoscomoalaninaoglutaminaparala

gluconeognesisestacompaadadelaconversindelosgruposdeaminoaurea.

Tejido adiposo: Los TAG son los depsitos de combustible principales del cuerpo, y los adipocitos son el principal sitio de

almacenamientodelosTAG.Enrespuestaaunaestimulacinhormonal(glucagn,hidrocortisonayepinefrina),loscidosgrasos

libres son liberados cuando son necesitados: por ejemplo, durante el ayuno o para satisfacer el aumento de las demandas

energticas durante el ejercicio, stress y trauma. El glicerol generado durante la hidrlisis de los TAG est disponible para el

hgadoparalagluconeognesis.Encontraste,enunestadoalimenticioosaciado,elcuerpodirigeloscidosgrasosdeladietay

laglucosaalosalmacenamientosdeTAG.LalipoprotenalipasaenloscapilaresdeltejidoadiposohidrolizalosTAGdelVLDL:los

cidosgrasosquesonliberadossontomadosporlosadipocitos, incorporadosaTAGyalmacenados.Enunestadosaciado, los

adipocitos tambinoxidanglucosa,paraproveer tantoelesqueletodeglicerolde losTAGyparageneraracetilCoAparauna

modestacantidaddesntesisdecidosgrasos.

Msculoesqueltico

Msculoenestadosaciado:Cuandolaglucosa(einsulina)aumentadenivel,lasclulasmuscularestomanglucosapormediolos

transportadoresGLUT4yalmacenanesaglucosacomoglucgeno.Comerunacomidayelsubsecuenteaumentodela insulina

sricatambinestimulanelconsumodeaminocidosenelmsculoypromuevenlasntesisproteica.

Msculo en estado de ayuno:En el ayuno durante la noche, elmsculo esqueltico juega un papel importante proveyendo

combustibleaotrosrganos,incluyendoelcerebro.Yaqueelmsculocarecedeglucosa6fosfatasa,elglucgenomuscularno

puede ser utilizado para mantener la glicemia. Hay, sin embargo, un catabolismo considerable de las protenas musculares

duranteelayuno.Losesqueletoscarbonadosdelosaminocidosramificadossonutilizadosprincipalmentecomocombustible

porelmsculo,mientrasquelaalaninaylaglutaminasonexportadoparaapoyarlagluconeognesisenelhgadoyenelrin,

respectivamente.Enunestadoenayuno, losmsculosutilizan loscidosgrasos libresdelplasmay loscuerpocetnicospara

satisfacersusnecesidadesenergticas

Msculoduranteelejercicio:Laactividadfsicarequierequeelmsculoaumentenotablementelavelocidaddeproduccindel

ATP.Lamezcladecombustiblesusadosporelmsculoesdependientedetantolaintensidadcomoladuracindelejercicio.

Corriendo: La fuente inmediata de energa para los msculos durante una carrera rpida es el ATP, junto con los

almacenamientosintramuscularesdecreatininafosfato,quepuedensostenerunacarrerade6segundos.Elglucgeno

musculartambinesutilizadoporloscorredores,ybajola intensidaddelaactividad,elmsculoexportalactatoala

circulacin.

Caminaryejerciciosmoderadossimilares:Loscidosgrasossonlossustratospreferiblesparaelejercicioenun50%

delvolumenmximodeoxgenoqueelcuerpopuedeutilizar(VO2max).

Ejerciciosdeintensidadmoderada:Mientraslatasadeejerciciosostenidoaumentadeun65%aun85%delVO2max,la

contribucinrelativade loscarbohidratosalmetabolismototalaumenta,con laproporcindelATPgeneradode los

carbohidratos y la oxidacin de las grasas cambiando de un 40:60 a un 60:40.Mientras el glucgenomuscular es

escindido,hayunamayordependenciadeunamezcladecidosgrasosyglucosasrica,conundescensoconcomitante

delRQdesde>0.9a0.75.Bajoestas condiciones, la fatigamuscularpuedeocurrir si la intensidaddel trabajonoes

disminuida.Esimportanteaclararquesolamenteelglucgenoalmacenadoenlosmsculosesquelticosesescindido;

lacantidaddeglucgenoenlosmsculosmenosactivosnodisminuye.

Adaptacionesconelentrenamientoatltico:Laspersonasenformasoncapacesdeejercitarseaunmayorvolumende

trabajoymantenerdichaactividadporlargosintervalos.Laspersonasfsicamenteenformatienenmayoresalmacenes

intramusculares de glucgeno y TAG, que aquellas personas con una vida sedentaria. Tambin tiene valores ms

grandesdelVO2maxqueresultaenelmismoniveldeejercicioocurriendoaunVO2msbajo,permitiendounamayor

dependenciadecidosgrasosqueenglucosaparasatisfacersusnecesidadesenergticas.

Msculocardaco

Aunqueelcoraznnuncaestenreposo,sumetabolismoessimilaraldelmsculoesquelticodeunapersonaenreposo,enel

sentidoquecuandoelcuerpoestenreposo,elcoraznutilizapreferentementecidosgrasos librescomocombustible.Los

almacenescardacosdeglucgenosonmovilizadosparaelmayortrabajocardacoqueelejerciciodemanda.

INTEGRACINDELMETABOLISMODELOSRGANOSENLOSDIFERENTESESTADOSFISIOLGICOS

Lacoordinacindelasactividadesmetablicasdelosdiferentesrganossellevaacaboconelfindemantenerlahomeostasis

delaglucosaparaproveerunsuplementofijodeglucosaquesatisfagalasnecesidadesdelcerebroyeleritrocito.Laintegracin

delmetabolismotambintienecomofinalmacenarlaenergaeficientementeentiemposdeabundanciaparapoderproveeren

perodosdeescasezdeenergaoentiemposdealtosrequerimientosdeenerga.

Estadodeayuno

La siguiente figura ilustra los diferentes rganos en el coordinado metabolismo del estado metablico basal, cuando una

personaestenreposooenayunonocturno.

Porquelcerebronooxidacidosgrasos?

LoseritrocitoscarecendemitocondriayporlotantonopuedenutilizarlabetaoxidacinoelciclodeTCA,ambosprocesos

mitocondriales.Encontraste,aunquelasclulasneuralessposeenmitocondrias,ellasnoutilizanloscidosgrasoslibrescomo

fuentedeenergaduranteelayunoporqueloscidosgrasoslibresyotrassustanciaslipoflicasnosoncapacesdeatravesarla

barrerarematoenceflica.Adems,elmecanismoparaprotegerelcerebrodeunavariedaddesustanciasperjudicialeshaceal

cerebrofuertementedependientedeunconstantesuplementodeglucosa.

Durantelanoche,elglucagnesnmulalaglucogenlisisagotandolasreservasde

glucgeno.

Enlamaana,lamayorfuentedeglucgeno

plasmncoprovienedelagluconeognesishepnca(yhastaciertopuntorenal).

Lossustratosparalagluconeognesiscon

porveidosporlosadipocitos(glicerol),msculo(alaninay

glutamina)yeritrocitos(lactato).

Elaumentodelatasadelcatabolismoproteicoenelmsculoqueestasociadoconlagluconeognesisestacompaadoconelaumentodelasntesishepncade

urea.

LabetaoxidacindeloscidosgrasoslibresproveegrandescanndadesdeATPrequeridostantoparala

gluconeognesisyureagnesis.

Comoresultadodeladiversindeloxalacetatodel

ciclodelosTCAagluconeognsis,elhgadounlizalamayoradelacenlCoAdelabetaoxidacinparasintenzarcuerposcetnicos

Duranteelayuno,loscidosgrasosmobilizadosdelTAGenlosadipocitosproveenelmayorsuministrodeenergaparalosrganos,aexcepcindelcerebroyloseritrocitos.

Mientraselayunoconnna,lasclulasdemsculoesquelncooxidanuna

mezcladecidosgrasoslibresliberadosporlosadipocitos,cetonasproducidasporelhgado,yaminocidosramificadosgeneradosatravsdelcatabolismo

proteicosdelasprotenasdelmsculoesquelnco.

Lasclulasmuscularestambinrequierendeciertacanndaddeglucosaparagenerarelesqueletocarbonadodealanina,

representandoelmedioporelcualexportanlosgruposaminoliberadosduranteelcatabolismodelosamino

cidosramificados.

Qupasaduranteelayunoprolongado?

Loscambiosenlautilizacindeenergaqueocurrenenelayunoalargoplazosonreferidoscomoaadaptacinalhambre

(inanicin).

Losnivelescirculantesdecuerposcetnicosseelevansignificanvamenteenlasprimerassemanasdeunayunoprolongadoyelcerebrocomienzaa

unlizarlos,ascomoglucosa,comofuentesdeenerga.

Despusde23semanasdeayuno,loscuerpos

cetnicossoncapacesdesansfacer2/3delos

requerimientosenergncosdelcerebro.

Aunqueelcerebrotodavanounliceloscidosgrasoslibresdirectamente,laoxidacinneuraldeloscuerposcetnicos

representa,enesencia,laabilidaddelcerebrode

unlizarenergaoriginalmentealmacenada

enloscidosgrasos.

Elaumentodeladisponibilidaddeloscuerposcetnicosal

cerebroestfacilitadaporelmsclo,quienparadeoxidarcuerposcetnicosypasacasicompletamenteacidosgrasoslibrespara

obtenerenerga.

Mientraslatrancisinsellevaacabo,hayunamenrodemandadeglucosaporelcerebroyundescenso

concomitanteenelrangodelcatabolismodelasprotenasdelmsculo

esquelncoparaproveersustratosgluconeognicosparaelhgadoyelrin.

Almismonempo,relanvamentemsdel

nitrgenoderivadodelosaminocidosexcretadoenlaorinasernenlaforma

deionesamonioenlugardeurea.

Losionesamonioscompensanelcido

acetoacncourinarioyelcidobetahidroxibunrato.

Laproduccinrenaldelosionesamonioest

directamenteacopladaaunaumentoenelusorenaldelosesqueletoscarbonados

deglutaminaparalagluconeognesis.

Metabolismoenelestadosaciado

Los cambios en el metabolismo en varios rganos que ocurren despus de la ingestin de una comida mixta, reflejan la

asimilacindedichosnutrientesysuprocesamiento,tantoparasuutilizacininmediatacomoparasualmacenamiento.

Metabolismodelhgado,tejidoadiposoymsculoesquelticoenelestadosaciado

Hgado

Cuandolaconcentracindeglucosasricaesalta,elhgadoextraeglucosadelasangre.Ciertacantidaddeesaglucosaesutilizadaparalaglucognesis;elrestoesoxidadoaacetilCoAyutilizadoprincipalmenteparalasntesisdecidosgrasos.LoscidosgrasosresultantesdecadenalargasonsecretadosdelhgadocomotriglicridosenVLDL.Enestadosaciado,elhgadoutilizaprincipalmenteaminocidosparalasntesisdeprotenas.Sinembargo,conelaltoconsumodeprotenaselexcesodeaminocidosescatabolizado,consusesqueletoscarbonadosconvertidosacidosgrasosysusgruposaminoutilizadosparalasntesisdeurea.

AdipocitosEnestadosaciado,eldepsitoadipososintetizayalmacenaTAG.LoscidosgrasoslibressonobtenidosdelosTAGexgenosobtenidosdelosquilomicronesydelasntesisendgenadelosTAGenformadeVLDL.

Msculos

Cuandolosnivelescirculantesdeglucosaeinsulinaestnelevados,elmsculoextraeglucosadelasangreylautilizaparasintetizarglucgeno.Bajocondicionesnormales,lasntesisdelglucgenomuscularfuncionasimplementeparareestablecerlosalmacenesdeglucgeno.Sinembargo,siloscarbohidratossonconsumidosdespusqueelglucgenomuscularhasidoagotadoporejerciciovigoroso,laresntesisdeglucgenopuederesultarennivelesanmayoresquelosqueestabanpresentesprevioalejercicio.Losatletascomnmenteserefierenaestefenmenocomocargadeglucgeno.

Metabolismoduranteelejerciciomoderado

Como se discuti anteriormente, el msculo esqueltico puede utilizar una variedad de sustratos energticos durante el

ejercicio.Duranteperodoscortosdeejerciciointensolasclulasmuscularesderivanenergadelfosfatodecreatininayreservas

deglucgenodentrodelmsculoens.

Duranteelejercicioagotador,muchadelagliclisisqueocurreenelmsculoesanaerbico;ellactatoresultanteesexportado

del msculo y tomado por el hgado, donde puede ser oxidado posteriormente o utilizado como un sustrato para la

gluconeognesis.

Encontraste,elejerciciomoderadodependedeloscidosgrasoscirculantesyglucosa,ascomolosalmacenamientosdentro

delmsculo.LosTAGalmacenadosenlosadipocitossonlafuenteprimariadedichoscidosgrasos,mientrasqueelglucgeno

heptico proveen la glucosa plasmtica (glucosa srica). Despus de 60 a 90 minutos de ejercicio vigoroso, el glucgeno

heptico se agota y la gluconeognesis heptica es necesaria para mantener los niveles de glucosa srica. Inicialmente, la

gluconeognesisutilizaprecursoresgluconeognicosgeneradosdentrodelhgadoyglicerolderivadodelarupturadelosTAG

deltejidoadiposo.Sinembargo,conformeelperododeejerciciosealarga,hayuncatabolismoaumentadodelasprotenasdel

msculo para proveer alanina y glutamina para la gluconeognesis, con los esqueletos carbonados de los amino cidos

ramificadosproveyendounafuenteadicionaldeenergaparaelmsculo.Elaumentodelautilizacindelosaminocidospara

lagluconeognesisesreflejadoenunaumentodelasntesishepticadeureaysuexcrecin,especialmenteenelsudor.Como

es esperado, las personas conbajos almacenes de carbohidratos excretarnms urea durante el ejercicio que aquellos que

estnrepletosdecarbohidratoscuandocomienzanelejercicio.

Quemadeglucosaversusgrasa:Culesmejorparalaprdidadepeso?

Escomnquelaspersonasquedeseanperderpesoparabusquenunrgimendeejercicioquequemegrasaenlugardeglucosa.

Resulta,sinembargo,quelacuestinfundamentalenelejercicioeselgastocalricototal.Lamayoradelostiposdeejercicio

fomentanlautilizacindeunamezcladecombustibles,aunqueelejerciciomoderado(caminarapasoligeroenlugardecorrer)

utilizarelativamentemscidosgrasosqueglucosa.Enlamedidaenqueunapersonautilizaloscidosgrasoslibresduranteel

ejercicio,disminuyenproporcionalmentelasreservasdegrasa.Laoxidacindelaglucosaduranteelejerciciomoderadotiende

aagotarlasreservasdeglucgenoenlosmsculosyelhgado.Cuandoseconsumeelsiguientetiempodecomida,lasreservas

deglucgenodelosmsculossellenanoreestablecen,ymenorcantidaddeloscarbohidratosdeladietaseconvierteengrasa,

loqueresultaenunmenordepsitodetriacilgliceroleseneltejidoadiposoquesilapersonanosehubieraejercitado.

REGULACINDELMETABOLISMO

La insulinaesunahormonaanablicayactaparaestimular las respuestasmetablicasdelestadosaciado,mientrasqueun

nmero de otras hormonas (hormonas contrarregulatorias de insulina) se oponen a las acciones de insulina y coordinan la

movilizacindesustratosenergticosylaproduccindeenergaduranteelejercicioyelayuno.

Hormonasreguladorasdelmetabolismo

InsulinaLa insulinaactaendiferentes tejidosy tieneunaseriedeefectosdeellos, loscualessonconsistentescon lasnecesidadesanablicasdelcuerpoenestadosaciado.As, la insulinaestimula latranslocacindetransportadoresGLUT4a lamembranaplasmticaytransportanglucosaalosadipocitosyclulasmusculares.

Lainsulinaaumentalasecrecinde

lipoprotenlipasaporlosadipocitos,aumentandola

liberacindecidosgrasoslibresdelosquilimicronesyVLDL.

Dentrodelosadipositoslainsulinaesnmulalagliclisis,unamodestasntesisdeAGylasntesisde

triacilgliceroles.

Almismonempo,lainsulinaprovocatantolasntesisdeglucgeno

ylagliclisisenlasclulasmusculares,ascomolacaptacindeaminocidoshaciaelmsculoylasntesisproteicadentrodel

mismo.

Notodoslostejidossonreguladosporla

insulina.Enparncular,lacaptacindeglucosaporpartedelasclulasneuralesylagliclisissubsecuenteson

glucosaindependiente.

Aunqueeltransportedehlucosaalos

hepatocitosesinsulinoindependiente,la

insulinasesnmulalaacnvidaddeenzimas

reguladoresclaveenlasvasqueusanglucosa(sntesisdeglucgeno,gliclisis)mientras

inhibevasquegeneranglucosa(glucogenolisisygluconeognesis).

LainsulinaaumentalaacnvidaddelaacenlCoAcarboxilasa,ascomolasntesis

hepncadecidosgrasosylasubsecuente

sntesisdeVLDL.

Adems,elaumentodelaacnvidaddelaacenlCoAcarboxilasageneramalonilCoA,loqueprevienelabeta

oxidacindeloscidosgrasos,inhibiendolacarninnapalmitol

transferasa.

Lainsulinatambinesnmulalasntesisde

larespuestadeestoroles;elementode

uninaprotenasSREBP1ySREBP2aumentandola

transcripcngenncadelasenzimaslipognicas

involucradasenlasntesisdeAGy

colesterol,respecnvamente.

Glucagn

Epinefrina(Adrenalina)

Hidrocortisona

Adipocitoquinas

Ejercicio

Enadicinalaaccindelashormonas,laactividadfsicasostenidaejerceefectosanmayoresenlaregulacindelmetabolismo

energtico. Existenmuchas adaptacionesmetablicas a largo plazo al ejercicio aerbico, incluyendo el aumento de lamasa

muscular, loqueresultaenunaumentode la tasametablicabasal, y regulacinascendentedelmetabolismomitocondrial

Elglucagnesnmulaaloshepatocitosyadipocitospara

liberarglucosayAG,respecnvamete,ala

circulacin.

Enelhgado,elglucagnesnmulatantolaglicogenlisis

comogluconeognesismientrasinhibelasvasdealmacenamientodeenerga(glucgenoysntesisdeAG)

Enlosadipocitos,elglucagn,esnmulaliplisisyla

liberacindeAGlibresyglicerolalacirculacin.

Lasntesisdeepinefrinaaparnrdenrosinaenlamduladela

glndulasuprarenalesesnmuladaporelestrs,ejercicioderesistenciaehipoglicemia.

LaepinefrinaactaatravsdelmismosistemaacopladoaprotenasGdependientede

AMPcvadesealizacindelasprotenkinasas,queelglucagny

neneefectossimilaresenelhgadoylosadipocitos.

Adiferenciadelglucagn,laepinefrinaactaenlasclulas

musculares,ydebidoaqueestascarecendeglucosa6fosfatasa,el

rompimientodelglucgenoesnmuladoporlaepinefrinaresultaenunaumentodela

gliclisis.

Lahidrocornsonaesunglucocorncoidesintenzadoporlacortezaadrenalque

esnmulalamovilizacindecombusnblesenergncosdelhgado,msculoy

adipocitos.

Sinembargo,adiferenciadelglucagnylaepinefrina,lahidrocornsonaacta

principalmenteregulandolatranscripcingenncaymediacambiosmetablicosalargoplazodurantela

inanicin,sepsisuestrs.

EltejidoadiposoesmsqueelalmacenamientodeTAG,estambinunrganendcrino.

Lashormonasycotoquinassecretadasporlosadipocitosincluyenlepnna,adiponecnna,

adipsina,interleuquina6,yTNF.

Laproduccindelasvariasadipocitoquinasvaradelestadoenergncodecadapersonaydelalalocalizacinanatmicadel

depsitoadiposo.

Lalepnnasealauficienciaenergncayactaparainhibirfuturosalmacenesdelpidosenlosadipocitosyesnmulala

liplisisdelosTAGintracelulares.Tambindisminuyeelapento.

Laadipsinanenelosefectosopuestosdelalepnna;esnmulalacaptacindegucosayaumentalaacnvidaddeladiacilglicerol

aciltransferasa,causandoquelosadipocitosretenganAGenla

formadeTAG.

energtico. El ejercicio tambinaumentael gasto total deenerga aumentando laproliferacinperoxisomal y aumentado la

expresindeprotenasdesacoplantesenlamitocondria.

UnreguladorimportantedelmetabolismomusculareslaAMPquinasa,queseactivacuandoladeplecindeATPresultaenun

aumentodelosnivelesintracelularesdeAMP.LaAMPquinasainhibelaacetilCoAcarboxilasayreducelosnivelesdemalonil

CoA en el citoplasma, lo que estimula la oxidacin de cidos grasos mediante el aumento de la actividad de la carnitina

palmitoiltransferasa1.LaprotenaquinasaactivadaporAMPtambinaumentalaabsorcindeglucosaenelmsculoatravs

del reclutamiento insulinodependientede los transportadoresdeglucosaGLUT4a lamembranaplasmtica. Este fenmeno

explica por qu la captacin de glucosa por el esqueletomuscular esmuchomayor durante el ejercicio, cuando no hay un

aumentoenelniveldeinsulina.Elejerciciotambinhacequelasclulasmuscularesseanmssensiblesalainsulina,enparte

mediante la estimulacinde intramuscular de la acumulacinde TAG, y la eliminacindemetabolitosnocivosde los cidos

grasos.

CONDICIONESENLASCUALESLAINTEGRACINMETABLICANORMALESTDETERIORADA

Obesidad

La obesidad es la acumulacinde excesode tejido adiposo. Comnmente se evalumediante el clculo del ndice demasa

corporal(IMC),definidocomoelpeso(kg)/altura(m)2.UnIMCde25omsseconsiderasobrepesoyunIMCsuperiora30se

consideraobesidad.Paraunamujerde5pies,4pulgadasdealtura,elsobrepeso,sera>145librasylaobesidad>175lbs.El

IMCesaplicableaprcticamentetodoslosadultos,aexcepcindelosatletasaltamenteentrenadoscomolosfsicoculturistas

quetienenunamasamuscularanormalmentegrande.

La obesidad es el resultado de un desequilibrio crnico entre la ingesta y el gasto de energa. Una libra de tejido adiposo

representaaproximadamente3500kcal[454gx9kcal/g(deTAG)x0,85(lafraccindetejidoadiposoqueestestrictamente

formadaportriglicridos).Alapersonaqueconsumeunexcesocalricode100daskcal/porlotanto,ganar10libras/ao.

Porelcontrario,unapersonaconundficitcalrico500kcal/daperderaproximadamente1 lb/semana.Cabesealarque

unapersonaquequema2.000kcal/danosepuedeesperaquepierdamsde4librasdetejidoadiposoalasemana,inclusosi

loellaestcompletamenteenayuno.Programasmsrpidosparaperderpesoenrealidadrepresentanlaprdidadeaguay

algunoslaprotenadelmsculo,enlugardelaprdidadeseadadelaadiposidad.Lamayoradelasrecomendacionesmdicas

parabajardepesosugierenmantenerunadietasaludableconundficitde500a1000kcal/da.

Aunquesindudahayvariacionesdeanchoenlaestructuracorporalyelmetabolismoentrelosindividuos,laactualepidemiade

obesidadenlosEstadosUnidosyenmuchosotrospasessedebemsalmedioambientequeafactoresgenticos.Eleficiente

almacenamientodelexcesodecalorascomotriacilglicerolpuedehabersidoventajosaparanuestroslejanosantepasadosque

eran fsicamentemuy activos y para los que la escasez de alimentos. Sin embargo, en el contexto actual de estilos de vida

sedentariosyenlosentornosdondehayunexcesodealimentosdealtadensidadcalricaquecontienengrandescantidadesde

grasas y azcares, el almacenamiento de combustible en forma de grasa puede dar lugar a la obesidad y sus secuelas

indeseablesmdicasysociales.

DiabetesMellitusTipoI

LadiabetestipoIescausadaporunaproduccininsuficienteoinexistentedeinsulina.Apesardeauelacausamscomnesla

destruccin autoinmune de las clulas beta del pncreas. Tambin puede ser consecuencia de una pancreatitis crnica. La

deficienciadeinsulinaresultantesehadescritocomo"elhambreenmediodelaabundancia",conlasvasmetablicasactivas

en el ayunomodo a pesar de los niveles plasmticos elevados de nutrientes en la sangre. La falta insulina resulta en una

hiperglucemiaenayunas, tantoconelexcesodeproduccindeglucosaporelhgadoy la subutilizacinde laglucosaporel

msculo y los adipocitos. La alta tasa de gluconeognesis se acompaa a menudo por la cetognesis extensa y severa

cetoacidosis.Lahiperglucemiacrnicaprovocaeldaoamuchosrganos,incluyendolosojos,riones,vasossanguneosylos

nervios.

Ladiabetesafectaelmetabolismodelpidosyprotenas,ascomoladelaglucosa.Laaltarelacinglucagn/insulinaestimula

la hidrlisis de triglicridos y aumenta la concentracin plasmtica de cidos grasos libres; un aumento de la captacin y la

reesterificacin de cidos grasos en el hgado da lugar a la hipertrigliceridemia. Al mismo tiempo hay un aumento de

catabolismodelasprotenasmuscularesyhiperaminoacidemia.

Enlaactualidad,elnicotratamientoeficazparaladiabetesmellitustipoIeslaterapiadeinsulina.Lahormonaesactualmente

proveda,yaseaporinyeccinopormediodeunabombadeinsulina.

La dosificacin y el horario se debe ajustar a la ingesta de alimentos de una persona y el ejercicio para mantener la

normoglucemia.Determinacindelahemoglobinaglucosilada(HbAlc)esutilizaparamedirlaeficaciadelcontroldelaglucosa.

ResistenciaalainsulinaydiabetestipoII

LamayoradelaspersonascondiabetesmellituspadecendiabetesmellitustipoIIenlugardetipoI,yesladiabetestipoIIque

est alcanzando una incidencia epidmica enmuchos pases. La diabetes mellitus tipo II se caracteriza por resistencia a la

insulinaenlugarinsuficienciaprimariadeinsulina.Unapersonatieneresistenciaalainsulina,cuandocantidadesmsgrandes

de lo normal de insulina son requeridas paramantener los procesosmetablicos insulinodependientes. La resistencia a la

insulinatambinesfrecuenteenlosobesosyenpacientesconelsndromemetablico.Enlamayoradeloscasosderesistencia

a la insulina, lasecrecinde insulinanoseveafectaday losreceptoresa la insulina sonfuncionales.Aunquelagenteen las

primerasetapasdelaresistenciaalainsulinapuedemantenerconcentracionesnormalesdeglucosaenlasangremedianteel

aumento de la secrecin de insulina, esta compensacin a menudo se vuelve inadecuada y con el tiempo progresan a la

hiperglucemiay,finalmentealadiabetesmellitustipoII.

Al igualqueladiabetestipoI, ladiabetestipoIIsecaracterizaporhiperglucemia,hipertrigliceridemia,hiperaminoacidemia,y

niveleselevadosdecidosgrasoslibres.Laaltosnivelesdecidosgrasoslibresenlasangresonelresultadodeunaumentode

laliplisisdelosTAGporlosadipocitos.Losniveleselevadosdecidosgrasoslibres,asuvez,sonelresultadodelaumentodela

sntesisdeTAGporelhgadoylaexportacindeTAGenpartculasdeVLDL.AdiferenciadelaspersonascondiabetestipoI,las

personascondiabetestipoIIgeneralmentenodesarrollancetoacidosis,enparteporque,almenosenlasprimerasetapasdela

enfermedad,elhgadoesmenosresistentealainsulinaqueelmsculoesquelticoolosadipocitos.

Laobesidadamenudo conducea la resistencia a la insulina enelmsculo. En las personas con resistencia a la insulina, las

clulasmuscularesnoregulansuficientementelasaciltransferasasinvolucradasenlasntesisdetriglicridosparahacerfrentea

la mayor disponibilidad de cidos grasos libres. En consecuencia, una alta concentracin intracelular de intermediarios

metablicosdeglucosainhibelacaptacinylagluclisisporlasclulasmusculares,ymayoresnivelesdeinsulinasonnecesarios

paralautilizacindeglucosa.Aunquelosmecanismosnohansidocompletamenteaclarados,elestadorelativamenteresistente

a la insulinaasociadocon laobesidadpuedeserel resultadodeundesequilibrioenproduccindeadipoquinas,ascomode

nivelesplasmticoselevadosdecidosgrasoslibresliberadosdelosexcesosdealmacenesadiposos.

Elejercicioestimula losTAGy la sntesisdeglucgenoenelmsculoesquelticoymejora lasensibilidada la insulinaen las

personas, tanto de peso normal y obesos. Entre losmecanismos que intervienen, est la regulacin de los transportadores

GLUT4y laexpresinde ladiacilglicerolaciltransferasa.Dehecho, los regmenesdeejerciciomoderadoy laprdidadepeso

suelen ser suficientes para evitar la necesidad de la intervencin farmacolgica en las personas con formas ms leves de

diabticostipoII.LadiabetestipoIItambinsepuedetratarconunavariedaddemedicamentosqueestimulanlasecrecinde

insulina (por ejemplo, sulfonilureas) o aumentar sensibilidad a la insulina (por ejemplo, las tiazolidinedionas), o reducir la

gluconeognesisheptica(porejemplo,metformina).MuchoscasosdediabetestipoII,sinembargo,coneltiempoprogresana

talpuntodeinsuficienciaofallodelasclulasbetapancreticasysevuelvendependientealainsulinaexgena.

Dietasdehambre

Losplanesdereduccindepesoporlogeneralimplicanunadietabalanceadaqueproporcionaunareduccindelconsumode

calorasylasmantienelasadaptacionesnormalesdelcuerpoalosestadosdesaciedadyayuno.Bajociertascondiciones,sin

embargo,espreferibleadoptarunrgimendereduccindepesoqueseasemejealainanicin.

Ayunosmodificadosdeahorrodeprotenas(PMSF)

La adaptacin a la inanicin implica una mayor utilizacin de cetonas por el cerebro que disminuye, pero no previene el

desgastedelaprotenamuscular.LasdietasPMSFestndiseadasparaimitarlainanicin,peroprevenirlaprdidamuscular.

Porlogeneral,proporcionande400a800kcal/dadeprotena,esencialmentesincarbohidratosograsa,ysereservanparalas

personasquepadecendeobesidadmrbida(IMC>40kg/m2)queestnbajosupervisinmdica.Elaportecalricomuybajo

maximizalaprdidadepeso,mientrasquelaprovisindeprotenasexgenasofrecesustratoparalagluconeognesis,loque

reduceeldesgastemuscular.

Dietasconmnimoconsumodecarbohidratos

Un nmero populares dietas bajas en carbohidratos utilizan una variacin de la PSMF, en las cuales una persona consume

cantidades ilimitadas de protenas y grasa, pero la ingesta de carbohidratos es muy limitada. ste rgimen resulta en una

prdidainicialrpidadepesodelagua,sinembargo,laprdidadepesoposteriordependedelmantenimientodeundficitde

energa.Paraalgunaspersonaslaprdidadelapetitoqueacompaaalacetosisayudaacumplirconelobjetivodeestadieta.

UnadietamuybajaencarbohidratospuedesertilparalaspersonasdiabticastipoIIquetienenresistenciaalainsulina,ya

queexisteunadisminucindelademandalainsulina.Unavezquelaprdidadepesoseconsigue,lasensibilidaddelapersona

alainsulinasuelemejorar.Sinembargo,lasdietasmuybajasencarbohidratosnoserecomiendanparausoalargoplazoporque

querestringenlaingestadefrutas,verduras,legumbresyproductoslcteos,loscualesproporcionannutrientesesenciales.

Kwashiorkorymarasmo

Kwashiorkorenunamalnutricinproteicacalricacausadaporunadeficienciadeproteicaen ladietayesexacerbadapor la

infeccin.Lapresentacinclsicadeestamalnutricinseobservaenniosquehansidoalimentadosconunadietaadultaque

carece la suficiente cantidad proteica paramantener el crecimiento saludable. Las caractersticas incluyen: deficiencia en el

crecimiento,edema,hgadograso,ymanchasescamosasen lapiel.Debidoa labaja ingestaproteica,hayunadeficienciade

aminocidosparalasntesisdelaalbminasricayotrasprotenasplasmticas,resultandoenedema,abdomenymiembros

hinchados.Lasituacinseagravaporlaampliadisponibilidaddecarbohidratos,queestimulanlasecrecindeinsulinaeinhiben

lamovilizacindeaminocidosdelmsculoesqueltico. Los carbohidratosen ladietaproveen sustratospara la sntesisde

cidosgrasos,locualenlaausenciadeunasntesisadecuadadeprotenas,resultaenhgadograsoyhepatomegalia.

Lamanifestacinclnicadeunadietadeficientetantoenprotenascomoenergaseconocecomomarasmo,queresultaenuna

prdidaseveradelamasamuscularyretardodelcrecimiento.Eslaformademalnutricinqueocurrecuandounnioderecibe

lacantidadadecuadadelechematernaofrmula.

Estadohipercatablico

Lasepsis,traumaoquemadurasresultanenestadoshipercatablicos,caracterizadosporunmarcadoaumentodelconsumode

energa;unbalancedenitrgenonegativoenelcuallaexcrecindenitrgenoexcedeelconsumo;movilizacindelasgrasas;y

unmarcadocatabolismodelasprotenasmusculares.Lahidrocortisonaeselmediadorprincipaldeestoscambios.

Lahiperglicemiaesunhallazgocomnenestadoshipercatablicosporque,aunquelosnivelesdeinsulinanoestnsuprimidos,

losefectosmetablicosdelainsulinasonsuperadosporelaumentosricodelashormonascontrareguladorasdelainsulina.