bioquimica: sorbitol y galactitol

METABOLISMO DEL SORBITOL, EL GALACTITOL Y EL ALCOHOL

IMPORTANCIA CLINICA

DE LA ACUMULACIÓN EN LOS TEJIDOS

Temas:

¿Qué es el Sorbitol?

El sorbitol es un poliol o alcohol de azúcar descubierto por el francés Boussingault en 1872, cuya fórmula empírica es C6H14O6. También es conocido como glucitol.

Industrialmente el sorbitol se obtiene por reducción del monosacárido más común, la glucosa.

Jean-Baptiste Boussingault (1802-1887)

¿Qué es el Sorbitol?

El sorbitol es un líquido con consistencia de jarabe, de aspecto límpido, incoloro, viscoso, de pH neutro y libre de partículas en suspensión. Su sabor es dulce y refrescante. Es totalmente soluble en agua y glicerina.

En la naturaleza el sorbitol es uno de los tres glucidos (sacarosa, almidón y sorbitol) principales producidos por la fotosíntesis en las hojas adultas de ciertas plantas de las familias Rosaceae y Plantaginaceae.

Se encuentra en cantidades apreciables en las algas rojas y, junto a la fructosa, la glucosa y la sacarosa, en frutos como las peras, las manzanas, las cerezas y los melocotones o duraznos.

¿Qué es el Sorbitol?

Estructura del Sorbitol

Fórmula empírica es C6H14O6

Empleo como Edulcorante

Muchos de los productos que nos venden como faltos de azúcar, en realidad llevan, la gran mayoría, edulcorantes que son más bajos en calorías pero que dan la misma sensación de dulzor. Uno de los más utilizados es el sorbitol también conocido como E-420, que suele aportar la mitad de calorías que las del azúcar, no provoca caries, ni influye en la cantidad de ésta en sangre.

El sorbitol se emplea como edulcorante en los alimentos dietéticos. Se le califica como edulcorante nutritivo porque cada gramo contiene 2,4 calorías, bastante menos que las 4 de la sacarosa o el almidón. Es el edulcorante que contienen generalmente los chicles "sin azúcar".

Empleo como Edulcorante

El sorbitol es un alcohol azucarado que puede sintetizarse endógenamente apartir de glucosa, por una serie de tejidos como el cristalino, la retina, el hígado, el riñón y las células de Schwann (células del sistema nervioso periférico que fabrican la mielina).

La síntesis del sorbitol requiere la enzima aldosa-reductasa que reduce la glucosa a sorbitol.

Vía del Poliol

Síntesis

Vía del Poliol

Vía del Poliol

Degradación

Alguno tejidos, especialmente el hígado, también poseen otra enzima, la sorbitol-deshidrogenasa, que oxida el sorbitol a fructosa. En el hígado proporciona un medio para que el sorbitol de la dieta entre en la glucólisis o la gluconeogenesis y sea metabolizado.

Vía del Poliol

Vía del Poliol

Definición

La vía del poliol o vía del sorbitol es una cascada de reacciones químicas en la cual se obtiene fructosa a partir de la glucosa, pasando por el sorbitol con la ayuda de la enzima aldosa-reductasa. El incremento de esta vía trae aparejado cambios severos que incluye la disminución en los niveles de NADPH, glutation y mioinositol.

La glucosa es transformada por la acción secuencial de dos enzimas: la aldosa-reductasa (AR) y la sorbitol-deshidrogenasa (SDH).

Vía del Poliol• La aldosa-reductasa (AR): pertenece a una familia de enzimas reductoras de aldehídos, con una amplia especificidad de sustrato. Es la responsable de la reducción irreversible de la glucosa en sorbitol y requiere como coenzima a la nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido (NADPH). Esta enzima controla la vía, y se activa al estar en contacto con altos niveles de glucosa. Debido a lo anterior aumenta la concentración de sorbitol y disminuye la disponibilidad de NADPH.

• La sorbitol-deshidrogenasa (SDH): cataliza la transformación del sorbitol en fructosa con la formación de nicotinamida adenina dinucleótido reducido (NADH). Esta reacción es el punto crítico de la vía, con repercusión en las complicaciones diabéticas, tanto por la acumulación de los productos formados (NADH y fructosa), como por su reversibilidad.

FRUCTOSA

GLUCOSA

SORBITOL

ALDOSA REDUCTASA

SORBITOL DESHIDROGENASA

DIETA

FRUCTOSA 1P

GLICERALDEHIDO DIHIDROXIACETONA

GLICERALDEHIDO 3 PGLUCOLISIS

GLUT 5

FOSFOFRUCTOCINASA

ALDOLASA B

GLICERALDEHIDO 3P CINASA

GAMETOGENESIS

Formación de Sorbitol

Complicaciones del aumento del SorbitolEl sorbitol se produce en el cuerpo humano y si su cantidad es excesiva, puede ser nocivo. El incremento del sorbitol daña los tejidos que necesitan insulina y otros que no necesitan insulina para tomar glucosa del plasma, por lo que son particularmente susceptibles el cristalino, el nervio, la médula renal y los eritrocitos.

Los problemas surgen cuando aumenta la producción endógena del sorbitol. Dado que esté no cruza fácilmente las membranas celulares puede quedar “atrapado” en las células.

Sin embargo, en diabetes mal controlada, hay una mayor producción de sorbitol que se puede acumular dentro de las células. Esto causa los mayores problemas en los tejidos en los que falta la sorbitol deshidrogenasa, que es la encargada de degradar el sorbitol.

Por ejemplo:

• En el cristalino y en la retina: el sorbitol aumentado ejerce un fuerte efecto osmótico, produciendo retención de agua; el cristalino se edematisa y se hace opaco, conduciendo a la formación de catarata.

• En las células de Schwann: los niveles elevados de sorbitol alteran la estructura y función celular, a lo que sigue la desmielinización de los nervios y a la neuropatía periférica.

Complicaciones del aumento del Sorbitol

El Sorbitol y la SaludEl organismo humano metaboliza el sorbitol lentamente. El sorbitol tiene importantes ventajas sobre la fructosa, menor valor calórico y no es un azúcar. En el hígado puede trasformarse en glucosa y fructosa.

En su contra debemos decir que un exceso de sorbitol puede provocar dolor abdominal leve y además tiene efecto laxante y puede provocar diarrea, por lo que no se aconseja tomar más de 50 gramos al día. Por ejemplo, en el caso de los chicles que lleven este aditivo serían como mucho unos 5.

¿Qué es el Galactitol?

El Galactitol, conocido también como Dulcitol es un alcohol de azúcar. Su fórmula molecular es C6H14O6. Es un producto natural de las plantas obtenido después de la reducción de la galactosa, a partir de una reacción catalizada por la enzima aldosa-reductasa. Se presenta como un polvo cristalino, blanco con un ligero sabor dulce.

Estructura del Galactitol

Fórmula empírica es C6H14O6

La galactosa es un azúcar simple que es capaz de unirse a otro, la glucosa, para formar la lactosa, que es el azúcar de la leche.

¿Qué es la Galactosa?

Lactosa

Cuando bebemos leche, la lactosa libera glucosa y galactosa que son absorbidas en nuestro intestino y utilizadas por nuestro organismo. Todo ello se realiza mediante una serie de reacciones químicas en las que intervienen diversas enzimas, que son proteínas especializadas en cada reacción.

¿Qué es la Galactosa?

Metabolismo de la Galactosa

Generalmente la galactosa entra al organismo después de la ingestión de lactosa, el  disacárido de la leche.

La lactosa va a ser desdoblada por la lactasa intestinal en los monosacáridos glucosa y galactosa, que son transportados luego por la pared intestinal hacia el sistema portal  y por consiguiente a todo el cuerpo.

Metabolismo de la Galactosa

Lo primero que debe ocurrir es que la galactosa sea fosforilada en posición 1 por la Galactoquinasa.

Seguidamente la galactosa será removida por glucosa mediante la enzima Galactosa-1-Fosfato Uridil Transferasa obteniéndose glucosa -1-fosfato y UDP-galactosa.

Y finalmente interviene la  UDP-Galactosa 4 Epimerasa que  cataliza la interconversión de UDP-glucosa y UDP-galactosa.

Metabolismo de la Galactosa

Metabolismo de la Galactosa

El defecto del metabolismo de la galactosa común es un defecto de galactosa-1-fosfato uridiltransferasa, un trastorno autosómico recesivo, que se caracteriza por hipergalactosemia y formación de catarata si el paciente no se somete a una dieta libre de lactosa lo que también provoca una acumulación de galactitol como consecuencia del aumento de las concentraciones de galactosa-1-fosfato y galactosa.

El galactitol se puede formar en exceso en el lente ocular en la galactosemia, una deficiencia de la galactoquinasa. La aparición de catarata parece ser la única complicacion del déficit congénito de galactoquinasa. El galactitol también se acumula en otros tejidos, como en el hígado y en el cerebro.

¿Qué ocurre en la Galactosemia?

La galactosemia es un error del metabolismo de la galactosa, causado por la deficiencia de galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (G1PUT). Debido a ello, se acumulan unos compuestos tóxicos, como el galactitol y la Galactosa-1-fosfato (G1P).

Este trastorno metabólico fue descrito por primera vez por Gitzelmann.

Todos los tipos de galactosemia producen catarata debido a la activación de la vía de la aldosa-reductasa que va a generar un acúmulo de galactitol en el cristalino.

El tratamiento consiste en una dieta libre de galactosa, sin leche ni productos lácteos, con la que se normalizan los síntomas agudos. El tratamiento debe instaurarse, en caso de niños, antes del primer mes de vida y mantenerse indefinidamente o como mínimo hasta que se haya alcanzado un desarrollo físico y neurológico adecuado.

Tratamiento

Tratamiento

Metabolismo del Alcohol

Vías metabólicas para la eliminación del alcohol

1. La vía de la enzima alcohol deshidrogenasa:  Es la principal; cataliza la conversión de alcohol en acetaldehído con la participación del cofactor nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), pasando de su forma oxidada a su forma reducida, lo cual genera un exceso de equivalentes reducidos en el citosol, favoreciendo la hiperlactacidemia y se presenta la alteración en el ciclo de Krebs con la consiguiente hipoglucemia. 

2. Vía del Sistema Oxidación Microsomal dependiente de Citocromo P450 (MEOS): Es un sistema de oxidasas microsomales presentes en el retículo endoplásmico liso de los hepatocitos. Posee mayor actividad en los pacientes con alcoholismo crónico. 

3. Vía de las Catalasas: Estas enzimas utilizan peróxido de hidrogeno. Se encuentran en sangre, médula ósea, hígado y riñón, convirtiendo el etanol en acetaldehído. 

Efectos del alcohol en el metabolismo

El exceso de equivalentes reducidos (NADH), hace que la mitocondria utilice los hidrogeniones producidos del etanol y no de la ß oxidación, lo que causa un aumento de ácidos grasos libres. Esto último, sumado al aumento de triglicéridos, llevará a hiperlipidemia y, posteriormente, a hígado graso.

El etanol inhibe la gluconeogénesis y glucogenólisis hepática, favoreciendo la hipoglicemia que puede producir convulsiones en niños y ancianos.

La hiperlactacidemia produce disminución de la excreción renal de ácido úrico, llevando a hiperuricemia, acumulación muscular con mialgias y exacerbación aguda de gota; aumenta la producción de betahidroxibutirato, que lleva a cetoacidosis con intolerancia a la glucosa y resistencia a la insulina; estimula la peptidilprolina hidroxilasa que aumenta la prolina libre; esta estimula la síntesis de colágeno, lo cual finalmente lleva a degeneración y fibrosis hepática. 

Produce irritación gástrica debido a un aumento en la producción de ácido clorhídrico y gastrina, causando vómito, gastritis, esofagitis. También disminuye la absorción de vitamina B1 (tiamina), lo cual se relaciona con un metabolismo anaeróbico cerebral de glucosa (Encefalopatía de Wernicke).

 Al alterar la síntesis de proteínas, disminuir la absorción de tiamina y la lesión mitocondrial, se produce la fragmentación de fibras musculares. Inhibe la hormona antidiurética, llevando a poliuria, con pérdida de agua y electrolitos, posible desequilibrio hidroelectrolítico y deshidratación. 

El acetaldehído es tóxico y reactivo, provoca precipitación de proteínas, las cuales tienen actividad osmótica, produciendo retención de agua, lo cual, sumado al depósito de grasa, llevará a edema del hepatocito y disminución del espacio intercelular, con la consiguiente Hipertensión Portal, la cual se agrava por la progresiva fibrosis.