fundamentos y tÉcnicas de analisis … · fundamentos y tècnicas de análisis bioquímico....
Post on 23-Apr-2018
234 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
1
MARCEL SAYOL
Médico Especialista en Medicina Familiar y Comunitaria Miembro de la Sociedad Española de Urgencias y Emergencias
Ingeniero Técnico Profesor numerario de IES
FUNDAMENTOS Y TÉCNICAS DE ANALISIS BIOQUÍMICO
QUÍMICA CLÍNICA
CICLO FORMATIVO DE GRADO SUPERIOR “LABORATORIO DE DIAGNÓSTICO CLÍNICO”
CRÉDITO 4
Año 2005
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
2
1 ESTUDIO DEL METABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS
CONTENIDOS
Estructura, funciones y clasificación de los glúcidos. Metabolismo de los glúcidos. Procedimientos de medida de la concentración de glucosa en sangre. Procedimientos de medida de la concentración de glucosa en orina. Procedimientos de medida de la hemoglobina glucosilada. Procedimientos de medida de la concentración de insulina Procedimientos de medida del péptido C. Procedimientos de medida del glucagón. Procedimientos de medida de anticuerpos contra la insulina. Prueba de la tolerancia oral a la glucosa. Otras determinaciones de glúcidos. Patrón de alteraciones del metabolismo de los glúcidos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir la estructura química y la nomenclatura de los glúcidos. Describir las vías metabólicas más importantes de los glúcidos. Clasificar los factores que intervienen en la regulación del metabolismo de los
glúcidos. Seleccionar las técnicas más adecuadas en función del parámetro a determinar. Describir el procedimiento para poner en práctica la prueba de tolerancia oral a la
glucosa. Clasificar las alteraciones del metabolismo de los glúcidos.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
3
Estructura, funciones y clasificación de los glúcidos
1.1 Química de los glúcidos
Los glúcidos, hidratos de carbono, carbohidratos, sacáridos o simplemente azúcares,
son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, es decir son compuestos que
contienen muchos grupos hidroxilo además de un grupo aldehído o bien cetona. El
nombre hidrato de carbono se debe a que la mayor parte de ellos están formados por
compuestos los cuales tienen fórmulas empíricas que sugieren que la relación entre
los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, es de 1:2:1, por ejemplo el compuesto
denominado D-glucosa según lo mencionado estaría formado por una combinación
de estos tres tipos de átomos, de tal manera que su fórmula empírica sería: C6H12O6 o
bien: (CH2O)6 que expresa la proporción antedicha.
La mayoría de los hidratos de carbono se adaptan por lo tanto a la fórmula (CH2O)n
siendo n≥3, algunos, sin embargo, tienen excepcionalmente otras clases de átomos
como el nitrógeno, el azufre o el fósforo.
Químicamente hablando hay dos familias de glúcidos: las aldosas y las cetosas, los
que contienen un grupo aldehído se llaman aldosas y los que contienen un grupo
cetónico, cetosas. Un aldehído es aquel compuesto que tiene un grupo carbonilo
(C=O) en el extremo de la cadena de carbono, y una cetona es aquel compuesto que
tiene este mismo grupo carbonilo situado en algún átomo de carbono interno de la
cadena. Un ejemplo de aldosa y de cetosa es la glucosa y la fructosa respectivamente,
(figura 1.1).
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
4
Figura 1.1 Ejemplos de una aldosa y una cetosa.
C C O
H
H
H
OH
OH
CH OH2
CH OH2
C C
C C
CH OH2
C O
OH
OH
OH
HO HO
H
H
H
H
H
C C
Aldosa (glucosa) Cetosa (fructosa)
Fi gura 1 . 1
Las aldosas con tres o más átomos de carbono y las cetosas con cuatro o más átomos
de carbono contienen los denominados centros asimétricos o centros quirales*(1)
y la nomenclatura de los hidratos de carbono se basa en la configuración alrededor de
cada uno de los centros de asimetría. El átomo de carbono numerado con el 1 es el de
la parte superior que se encuentra más cerca del grupo aldehído o cetona
numerándose sucesivamente los demás átomos.
Todos los hidratos de carbono tienen uno o más centros asimétricos excepto la
dihidroxiacetona *(2) que no tiene ninguno. La existencia de estos centros
asimétricos hace posible que aparezcan en formas isoméricas. Efectivamente, la
disposición tetraédrica de los enlaces simples del carbono implica que exista la
asimetría, dado que los cuatro grupos funcionales diferentes que hay alrededor del
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
5
átomo de carbono, hacen que puedan haber dos formas diferentes denominadas
formas isoméricas o enantiómeros. Entonces los enantiómeros son entre sí, como
imágenes en un espejo y también reciben los nombres de isómeros ópticos o
estereoisómeros. La designación configuracional D- o L- se referirá a la posición del
grupo hidroxilo en el átomo de carbono siguiente al -CH2OH de la parte inferior o al
átomo de carbono asimétrico que se encuentre más alejado del grupo aldehído o
cetona. Convencionalmente en los glúcidos D se escribe el grupo hidroxilo a la
derecha y en los L a la izquierda, (figura 1.2).
Figura 1.2 Enantiómeros de la glucosa
C CH H
OH
OH
OH
H
H
H
H
H
HO
H
H
HO
O OOH
OH
OH
H
C C
C C
C C
C C
CH OH2 CH OH2
D-glucosa L-glucosa
Figura 1.2
Otra manera de designar las formas –D o –L de los glúcidos, es tomar como
referencia las dos formas posibles de uno de los hidratos de carbono más sencillos
que existen: el gliceraldehído, (figura 1.3). Si el glúcido de referencia tiene una
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
6
configuración relacionada con el L-gliceraldehído, será una forma L, y si tiene una
configuración relacionada con el D-gliceraldehído será una forma D.
Para saber el número de estereoisómeros que tiene un determinado glúcido,
podremos utilizar la fórmula siguiente: N = 2n, siendo N el número de formas
isoméricas posibles y n el número de carbonos asimétricos de la molécula. De esta
manera una aldohexosa tendrá 4 centros quirales y por lo tanto 16 formas isoméricas
posibles, mientras que el gliceraldehído que tiene un solo centro quiral, tendrá
solamente dos formas isoméricas tal como ya se ha comentado.
El hecho de que los glúcidos puedan existir en diferentes formas isoméricas, hace
posible que tengan una propiedad muy interesante, la capacidad de poder hacer girar
el plano de vibración de la luz polarizada*(3). Si un determinado glúcido hace girar el
plano de vibración de la luz polarizada hacia la derecha (sentido horario) se llamará
dextrorrotatorio y si lo hace girar hacia la izquierda (sentido antihorario), se
llamará levorrotatorio, todo ello independientemente si la molécula tiene una
configuración –D o –L, ya que por ejemplo la D-glucosa es capaz de hacer girar el
plano de la luz polarizada en un ángulo de +52,7° y es por lo tanto dextrorrotatoria,
mientras que la D-fructosa lo hace con un ángulo de –92,4° y es por tanto
levorrotatoria.*(4).
1.2 Monosacáridos
Son los compuestos formados por una sola unidad de polihidroxialdehído o
polihidroxicetona, es decir son azúcares simples que tan solo contienen un grupo
aldehído o cetona y dos o más grupos hidroxilo, y tal como se ha dicho antes su
fórmula empírica corresponde a (CH2O)n. Si n=3 el glúcido es una triosa, si n=4 una
tetrosa, si n=5 una pentosa, etc. naturalmente cada una de estas formas pueden
existir en dos series según sean aldosas o cetosas, por ejemplo: aldopentosas y
cetopentosas, aldoheptosas y cetoheptosas etc. Los monosacáridos más importantes
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
7
son las hexosas y sobretodo la D-glucosa que es la más abundante, otras también muy
importantes son la D-fructosa y la D-galactosa, esta última se diferencia de la D-
glucosa tan solo por su configuración en el carbono número 4 y se dice que es un
epímero de la D-glucosa respecto del carbono número 4, (figura 1.3).
Figura 1.3 Algunos monosacáridos
C C
C
C C
C
H
H H
H
H
H
H C
C CH2
C
C
C C
C
C
C C
C
CC
CH OH2
CH OH2 CH OH2
CH OH2
O
O
O
O O
O
OH
OH OH
OH
H H
H
H
OH OH
H
OH
OH OH
OH
OH
OH
HO
H H
HO
HO
OHOH
H
H H
H
HH
H
H
H
H
H
C C
C C
Gliceraldehído (aldosa)
Dihidroxiacetona (cetosa)
D-fructosa (cetosa)
D-galactosa (aldosa)
D-ribosa(componente del RNA)
2-Desoxi-D-ribosa (componente del DNA)
Figura 1.3
Cuando los monosacáridos de 5 o más átomos de carbono se disuelven en agua,
cambian su estructura pasando a una forma cíclica o anular de manera que el grupo
carbonilo forma un enlace covalente con uno de los grupos hidroxilo situados a lo
largo de la cadena. Los grupos aldehído (o cetona) y los grupos hidroxilo reaccionan
formando hemiacetales que en el caso de la glucosa, es el grupo aldehído quien
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
8
reacciona con el grupo hidroxilo del carbono número 5 tal como se indica a la figura
1.4.
El grupo hidroxilo del carbono 1 se puede escribir a la derecha y se denomina forma
α, o a la izquierda y se denomina forma β. El anillo formado de esta manera se suele
representar por las fórmulas de proyección de Haworth y se les llama piranosas por
tener una estructura semejante al pirano. de ello se desprende que la designación α o
β significa que el grupo hidroxilo del carbono número 1 se encuentra por debajo o por
encima del plano del anillo respectivamente. De manera semejante las aldohexosas
pueden existir también en formas que poseen anillos de 5 átomos, entonces se les
llama furanosas por tener una estructura que recuerda al furano. Las formas α y β
se llaman anómeros*(5).
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
9
Figura 1.4 Anómeros de la D-glucosa
C C
H H
H HO
C C
C C
C C
C C
CH OH2 CH OH2
H HO O
OH OH
OH OH
OH H
HO HO
H H
H H
α-D-glucosa
α-D-glucopiranosa β-D-glucopiranosa
β-D-glucosa
O OH OH H
H H
CH OH2 CH OH2
H H
H H
OH HHO HO
OH OH
OH OH
1 1
23
4
5
5
4
3
2
1
6
6
H
Figura 1.4
Es un hecho fácilmente observable que los monosacáridos simples reducen algunos
agentes oxidantes como por ejemplo el ferrocianuro, el peróxido de hidrógeno y el ion
cúprico, de forma tal que el grupo que se oxida es el carbonilo*(6). La glucosa y otros
azúcares son capaces de reducir a los agentes oxidantes y se les llama azúcares
reductores. La utilidad de esta propiedad consiste en que si somos capaces de
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
10
medir la cantidad de un agente oxidante que ha sido reducida por una disolución de
azúcar, se podrá cuantificar la concentración de éste.
1.3 Oligosacáridos
Los oligosacàridos son cadenas cortas de monosacáridos unidas por enlaces
covalentes, los más abundantes y de mayor importancia biológica son los disacáridos.
Los disacáridos están formados por dos moléculas de monosacáridos unidas por un
enlace glusosídico.
El enlace glucosídico se forma entre un aldehído o un grupo cetónico de un
monosacárido y el grupo hidroxilo o el carbono anomérico del otro monosacárido,
con pérdida de agua. Uno de los disacáridos más sencillos es la maltosa que está
formada por dos moléculas de D-glucosa enlazadas por una unión glucosídica entre el
carbono anomérico del primer residuo de glucosa y el átomo de carbono 4 del
segundo residuo. En este caso, como que la configuración del carbono anomérico es
α, el enlace se llama α-1,4-glucosídico, (figura 1.5). En la tabla 1.1 representamos
algunos de los disacáridos más importantes, sus monosacáridos componentes y el
nombre del enzima que es capaz de hidrolizarlos.
Figura 1.5 Formación de la α-D-maltosa
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
11
Figura 1.5
α-D-glucosa α-D-glucosa α-D-maltosa
O O O
O
OH H H HH H H H
H H H H
CH OH2 CH OH2 CH OH2 CH OH2
H H H H
H H H H
OH OH OHHO HO HO
OH OH OH OH
OH OH OH OH
1 1 1 1
2 2 2 23 3 3 3
4 4 4 4
5 5 5 5
6 6 6 6
+ H O2
Los disacáridos tienen algunas propiedades comunes que hay que saber: 1) se
hidrolizan con facilidad por los ácidos, pero son resistentes a las bases. 2) pueden
hidrolizarse por ebullición rindiendo monosacáridos libres. 3) Existen enzimas
intestinales capaces de hidrolizar a los disacáridos.
1.4 Polisacáridos
Los polisacáridos constituyen la forma más habitual de presentarse los hidratos de
carbono en la naturaleza. Son estructuras de gran peso molecular denominados
también glicanos o glucanos. Se diferencian en el tipo de monosacárido que
contienen, en la longitud de sus cadenas y en el grado de ramificación. Hay dos clases
de polisacáridos: los homopolisacáridos formados por una única clase de unidad
monomérica, y los heteropolisacáridos formados por dos clases diferentes de
unidades monoméricas.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
12
TABLA 1.1
Disacárido Componentes
monosacáridos
Enzima
hidrolizante
Origen natural
MALTOSA D-glucosa/D-glucosa
(enlace α-1,4)
Maltasa Almidón
LACTOSA D-galactosa/D-glucosa Lactasa Leche
SACAROSA
(azúcar de caña)
Glucosa/fructosa Sacarasa o
invertasa
Muy abundante en el
reino vegetal
CELOBIOSA D-glucosa/D-glucosa
(enlace β-1,4)
- Celulosa
Es fácil deducir que los polisacáridos rinden monosacáridos a través de su hidrólisis,
por medio de enzimas específicos o bien por la acción de algún ácido.
Los polisacáridos tienen dos funciones muy importantes: la reserva de energía y
servir de elementos estructurales.
Los polisacáridos más importantes en la naturaleza son el almidón y el glucógeno,
el primero es el principal hidrato de carbono de almacenamiento energético en las
células vegetales y el segundo en las células animales. Para hacerse una idea de su
magnitud hay que tener en cuenta que tanto el glucógeno como el almidón pueden
contener de 25 a 2500 unidades de glucosa enlazadas entre sí.
El almidón está formado por dos clases de polímeros: la α-amilosa y la amilopectina.
La primera está formada por largas cadenas de D-glucosa unidas por enlaces α-1,4,
mientras que la segunda también está formada por cadenas de D-glucosa, pero más
cortas y unidas por enlaces α-1,4 entre sí, a la vez que están unidas a la α-amilosa por
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
13
enlaces α-1,6, (figura 1.6). Démonos cuenta que nos estamos refiriendo a grandes
macromoléculas pues cada una de estas cadenas puede tener un peso molecular que
oscila desde unos cuantos miles hasta medio millón.
Figura 1.6 Estructura del almidón
O
O
O
O O O OO
O
O
O O
O O OH
H
H
H H HH
H
H
H H HH
H
H
H H H
CH OH2
CH OH2
CH2
CH OH2 CH OH2 CH OH2
H
H
H
H H H
H
H
H
H H HOH
OH
OH
OH OH OH
OH
OH
OH
OH OH OH
1
14
14
6
1 1 14 4 4
Ramificación
Cadena principal
Amilosa lineal
Figura 1.6
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
14
Enlace -1,6α
Figura 1.6-bis
El glucógeno por otra parte, es también un polisacárido ramificado de la D-glucosa
con enlaces α-1,4, pero más ramificado y más compacto que el almidón. Los enlaces
de las ramificaciones son también del tipo α-1,6.
El glucógeno se encuentra en el hígado y en el músculo de los humanos y de los
animales.
La celulosa por otra parte, es el polisacárido estructural más abundante, se encuentra
en las plantas, la madera y el algodón. Se trata de un homopolisacárido formado por
unidades de D-glucosa unidas por enlaces β-1,4 y que por este hecho no pueden ser
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
15
hidrolizadas por las amilasas de la saliva y del jugo pancreático humano puesto que
no son capaces de actuar sobre los enlaces tipo beta.
1.5 Funciones de los hidratos de carbono
Los hidratos de carbono se les han llegado a calificar como “recurso vital” de la
mayor parte de los organismos vivos, dado que tienen unas funciones muy
importantes sobretodo la relacionada con la del consumo calórico. De manera
resumida las funciones son:
1. Forman la parte principal del consumo calórico total de los humanos, animales,
plantas y microorganismos.
2. El almidón y el glucógeno actúan como reserva temporal de glucosa
3. Sirven de soporte a las paredes celulares de bacterias y plantas
4. Actúan como lubrificantes en las articulaciones
5. Forman la especificidad biológica en la superficie de las células animales
6. Son componentes del tejido conjuntivo: forman el ácido hialurónico, la
condroitina, el sulfato de dermatán y la heparina.
2. Metabolismo de los glúcidos
Los hidratos de carbono constituyen uno de los pilares fundamentales de la nutrición
junto con las proteínas y los lípidos (denominados conjuntamente principios
inmediatos). A partir del almidón y del glucógeno de la dieta, los glúcidos son
hidrolizados, primero por el enzima ptialina y otras amilasas de la saliva y después
por la amilasa pancreática en el intestino delgado convirtiéndolos en maltosa y en
dextrinas, éstas últimas son unos productos intermediarios entre los polisacáridos y
la maltosa. Después la maltosa se convertirá en unidades de glucosa por la acción de
una disacaridasa. Por otro lado a partir de la leche y de la fruta también podremos
aportar glucosa, la sacarosa de la fruta se desdobla en glucosa y fructosa y la lactosa
de la leche en glucosa y galactosa, la fructosa y la galactosa se convierten también en
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
16
glucosa. La glucosa así obtenida es absorbida por el intestino para alcanzar después el
hígado a través de la vena porta, esta absorción requiere la presencia de sodio,
potasio y adenosin trifosfato (ATP), una sustancia capaz de ceder la energía necesaria
para que tenga lugar el proceso. En el hígado, la glucosa atraviesa la membrana del
hepatocito por difusión simple, es decir que en este caso no necesita energía, una vez
dentro del hepatocito la glucosa es convertida inmediatamente en glucosa-6P
(adicionando un átomo de fósforo al carbono número 6 de la glucosa) por la acción de
los enzimas hexoquinasa y glucoquinasa, en un proceso prácticamente irreversible
que hace que la glucosa quede retenida dentro de la célula hepática, (figura 1.7). La
adición del átomo de fósforo requiere la presencia de ATP dado que es un proceso que
consume energía.
Figura 1.7 Absorción de la glucosa
Intestino
Vena porta
Hígado
Hepatocito
Glucosa
ATP, Na, K
---P
Difusión simple
Figura 1.7
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
17
La glucosa-6P es el punto de partida de cuatro vías metabólicas fundamentales,
(figura 1.8):
a) glucolisis (vía de Embden-Meyerhof)
b) vía de las pentosas
c) glucogénesis-glucogenolisis
d) gluconeogénesis
Para comprender el funcionamiento de los mecanismos metabólicos de los glúcidos,
es necesario saber que la finalidad más importante de todos ellos consiste en
mantener una concentración adecuada de glucosa en sangre en todo momento y
situación, con el propósito de que todas las células del organismo, sobretodo las
nerviosas y las musculares, estén suficientemente abastecidas de glucosa, y puedan a
partir de ella, obtener la energía necesaria para su buen funcionamiento.
Así pues la vía de la glucolisis y la vía de las pentosas se pondrán en marcha con toda
su intensidad cuando el organismo necesite energía, es decir cuando haga falta
sintetizar ATP. La tercera vía tendrá lugar cuando haga falta sintetizar glucógeno
como reserva de glucosa (glucogénesis), o bien en el sentido contrario, cuando haga
falta obtener glucosa a partir del glucógeno (glucogenolisis). La cuarta vía se pondrá
en funcionamiento también cuando se necesite glucosa pero esta vez se obtendrá a
partir de otros nutrientes como ciertos aminoácidos (procedentes de la digestión de
las proteínas) o ciertas grasas.
2.1 Glucolisis
En la glucolisis*(7), la glucosa-6P se transforma sucesivamente en diez productos de
los cuales los más importantes son la fructosa-6P y el gliceraldehído-3P
convirtiéndose finalmente en piruvato (molécula de 3 carbonos). El proceso es
anaerobio (sin la presencia de oxígeno) y tiene lugar dentro del citoplasma celular,
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
18
produciendo dos moles de ATP por cada mol de glucosa metabolizada. Por otra parte,
cada molécula de glucosa produce dos moléculas de piruvato.
2.2 Vía de las pentosas
En esta vía la glucosa-6P se convierte en ribosa-5P (molécula de 5 carbonos). En el
proceso se obtienen dos moléculas de NADPH (nicotinamida-adenina-dinucleótido-
fosfato reducido), por cada molécula de glucosa. El NADPH es un producto muy
importante ya que genera poder reductor debido a que se trata de una molécula
dadora de electrones y de protones. Además el NADPH se necesita para la síntesis de
ácidos grasos y de esteroides, así como para que tenga lugar la glucolisis en los
eritrocitos, ya que éstos no tienen mitocondrias y como se verá más adelante la
obtención más importante de ATP tiene lugar dentro de la mitocondria.
2.3 Glucogénesis-glucogenolisis
Cuando por medio de la dieta obtenemos una cantidad de glucosa por encima de las
necesidades inmediatas de energía, la glucosa-6P se almacenará en el hígado en
forma de glucógeno. El proceso inverso es la glucogenolisis que consiste en la ruptura
del glucógeno rindiendo nuevamente moléculas de glucosa-6P. Estos dos procesos
son importantes para regular el nivel de glucosa en sangre. El glucógeno también se
forma y se almacena en la célula muscular para su posterior utilización.
2.4 Gluconeogénesis
Se trata de una vía metabólica para mantener los niveles de glucosa en sangre,
sobretodo en el ayuno prolongado. En este proceso se forma glucosa a partir de
compuestos no hidrocarbonados tales como la mayoría de los aminoácidos, del
lactato o la porción de glicerol de los lípidos. Este proceso tiene lugar sobretodo en el
hígado pero también en la corteza del riñón, dentro del citoplasma y de la
mitocondria, se trata, de hecho, de una vía de emergencia para obtener glucosa.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
19
La gluconeogénesis no es exactamente el proceso inverso de la glucolisis ya que
solamente comparte con ésta algunas reacciones, otras son exclusivas de la glucolisis
y otras lo son de la gluconeogénesis, por ejemplo el paso de piruvato a gliceraldehído-
3P tiene lugar a través del ácido málico y del ácido oxalacético, cosa que no sucede en
el sentido contrario.
2.5 Vías metabólicas a partir del piruvato
De todas las vías estudiadas hasta ahora vemos que el producto en el cual éstas
acaban (o comienzan) es el piruvato. El piruvato puede progresar siguiendo
diferentes vías, una de ellas es la conversión en ácido acético que rápidamente se
combina con el coenzima A formando acetil-coenzima A (acetil-CoA), proceso que
no puede tener lugar de forma inversa tal como indica la flecha de un único sentido
representada a la figura 1.8. El acetil-CoA así formado se incorporará al ciclo de
Krebs uniéndose al ácido oxalacético formando ácido cítrico y éste después de dar
diferentes productos intermedios acabará convirtiéndose de nuevo en ácido
oxalacético para incorporarse otra vez al ciclo. En este ciclo que tiene lugar dentro de
la mitocondria, se obtendrá CO2 , H2O (agua endógena) y 12 moles de ATP (24 moles
de ATP por cada mol de glucosa metabolizada). El ciclo de Krebs, denominado
también ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico, necesita la presencia de
oxígeno para su funcionamiento (vía aeróbica). La formación de ATP a través de este
ciclo está relacionada con la fosforilación oxidativa o sistema de transporte de
electrones en la mitocondria.
El número total de moles de ATP por cada mol de glucosa metabolizada, es de 38 (2
de la glucolisis, 24 del ciclo de Krebs y el resto de la oxidación del NADPH y de la
fosforilación oxidativa), aunque en algunos casos sólo se obtienen 36 si el proceso
ocurre por otras vías.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
20
En el músculo el piruvato formado se puede convertir también en lactato obteniendo
dos moléculas de ATP de manera mucho más rápida que a través del ciclo de Krebs,
aunque mucho menos rentable (2 moléculas frente a 38 o 36). El lactato aquí
formado pasa a la sangre y va al hígado donde se convierte de nuevo en piruvato,
procesos que en conjunto se conocen con el nombre de ciclo de Cori.
En algunos microorganismos el piruvato puede convertirse en etanol.
Figura 1.8 Vías metabólicas de la glucosa
Glucosa+NADP
NADPHGlucosa-6PGlucosa-1P
Glucógeno
Fructosa-6P Ribosa-5P
Gliceraldehído-3P
PiruvatoLactatoAlgunosaminoácidos
Acetil-CoA
Ácidos grasos
Ácido cí tricoOxalacetato
Succinil-CoAFumarato
ATP H OCO2 2
Ciclo de Krebs
Figura 1.8
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
21
2.6 Regulación del metabolismo de los glúcidos
La regulación de la glucosa en sangre viene dada fundamentalmente por un conjunto
de hormonas que actúan sobre las vías metabólicas de manera coordinada, unas lo
hacen en el sentido de aumentar la concentración sérica de glucosa y otras en el
sentido de disminuirla, las primeras se les suele llamar hormonas
contrarregulatorias.
Insulina: se trata de un pequeño péptido secretado por las células beta de los
islotes de Langerhans del páncreas. La insulina es prácticamente la única
hormona que disminuye los niveles de glucosa en sangre. Hay dos mecanismos de
acción de la insulina, uno de ellos ocurre cuando ésta se enlaza con el receptor de
superficie de la membrana celular y aumenta la entrada de glucosa en las células
hepáticas, musculares y adiposas, el otro mecanismo se pone en marcha cuando la
insulina altera las vías metabólicas favoreciendo la formación de glucógeno,
grasas y proteínas. La secreción de insulina está regulada por la concentración de
glucosa en sangre, de tal manera que cuando ésta aumenta, la secreción de
insulina también aumenta y contrariamente, una concentración baja de glucosa
en sangre inhibe la secreción de insulina. Este mecanismo es sin embargo variable
según el individuo, así pues una persona con sobrepeso y con un metabolismo de
glúcidos normal, requiere una concentración de insulina más alta que otro
individuo con peso normal.
La insulina es sintetizada a partir de un precursor llamado proinsulina que es
un polipéptido que se transforma en insulina activa por la acción de unos enzimas
llamados peptidasas que forman a partir de ella, las cadenas A y B de la insulina y
que se enlazarán entre sí por puentes disulfuro y un segmento intermediario
llamado péptido C. Resulta interesante saber que el péptido C se libera
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
22
conjuntamente con la insulina prácticamente en cantidades equimolares y eso
hace que los niveles sanguíneos de insulina y de péptido C se correlacionen.
Glucagón: Se trata de una hormona polipeptídica secretada por las células alfa
de los islotes de Langerhans del páncreas. La acción del glucagón es producir un
rápido aumento de la concentración de glucosa en sangre, hecho que consigue por
medio de la estimulación de la glucogenolisis y de la gluconeogénesis en el hígado,
pero sin ejercer ningún efecto sobre la célula muscular. La secreción de glucagón
tiene lugar como respuesta a los niveles séricos bajos de glucosa.
Adrenalina. Llamada también epinefrina. Es una hormona secretada por la
médula suprarrenal, pertenece al grupo químico de las catecolaminas y su acción
es estimular la glucogenolisis, aunque también actúa favoreciendo la acción del
glucagón, motivos por los cuales aumenta el nivel sérico de glucosa. El principal
estímulo para la secreción de adrenalina es la tensión física y emocional que está
soportando el individuo. Además de producir un aumento de los niveles
sanguíneos de glucosa, la adrenalina también aumenta la frecuencia cardíaca, y la
presión arterial sistólica, produce vasoconstricción, broncodilatación, así como
otros efectos fisiológicos.
Tiroxina: Es una hormona secretada por la glándula tiroides, se trata de una
sustancia derivada del aminoácido tirosina al cual se han añadido cuatro átomos
de iodo (el nombre abreviado de la tiroxina es T4). La tiroxina favorece la
glucogenolisis de tal manera que podría incluso, en una acción virtualmente muy
intensa, agotar las reservas de glucógeno en el hígado. Otra acción de la tiroxina
es acelerar la absorción de glucosa en el intestino.
Hormona del crecimiento. Llamada también somatotropina o GH, se trata
de un polipéptido secretado por la hipófisis anterior, una de sus funciones con
relación a la glucosa, es aumentar su concentración sanguínea estimulando la
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
23
glucogenolisis hepática e inhibiendo el consumo por parte de los tejidos. Es por lo
tanto una hormona antagonista de la insulina.
Hormona adrenocorticotrópica. Abreviadamente ACTH. Se trata de una
pequeña molécula de tipo polipeptídico que también es secretada por la hipófisis
anterior. Su acción es semejante a la GH y por lo tanto antagonista de la insulina.
Se le suele llamar también corticotropina.
Cortisol. Es una sustancia secretada por la corteza de la glándula suprarrenal, su
función con relación a la glucosa consiste en aumentar su concentración sérica por
medio de la activación de la vía de la gluconeogénesis. Existen también otras
sustancias intermedias en la síntesis del cortisol como por ejemplo el 11-
desoxicortisol, la desoxicorticosterona (DOCA), (ver unidad 8), que también
tienen un efecto análogo respecto al metabolismo de la glucosa.
Somatostatina. Es una molécula de tipo polipeptídico sintetizada por las células
delta o D de los islotes de Langerhans del páncreas, su acción es inhibir la
secreción de insulina y de glucagón, de hecho ejerce un efecto modulador entre la
acción recíproca de estas dos últimas.
Somatomedinas. Se trata de péptidos sintetizados en el hígado en respuesta a la
estimulación de la GH. Son hormonas similares a la insulina en cuanto a su acción
pero que difieren desde el punto de vista químico, las más importantes son la
somatomedina A y la somatomedina C, recientemente a esta última se le ha
puesto el nombre de factor de crecimiento tipo I (IGF-I). El papel fisiológico
exacto de estos péptidos no se conoce todavía con certeza.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
24
3. Procedimientos de medida de la concentración de glucosa en sangre
La medida de la concentración de glucosa en sangre o dosificación de la glucosa
sanguínea llamada también glucemia, se lleva a cabo por distintos procedimientos
que se describen seguidamente, antes sin embargo pasamos a comentar algunos
aspectos generales.
La glucemia basal es el nivel de glucosa en sangre en el periodo postabsortivo del
ayuno nocturno. Para su valoración correcta se requieren las siguientes condiciones:
1. Ayuno de 8 a 12 horas
2. Conocer el método a emplear para su determinación y sus límites.
3. Saber si se trata de sangre:
a) venosa
b) capilar
4. Saber si se trata de sangre:
a) total
b) suero
c) plasma
La sangre se obtiene por punción venosa y una vez extraída se le añade una mezcla
de fluoruro de sodio y oxalato que evitan la glucolisis por los hematíes que contiene
la muestra. Si no se añaden estas sustancias, la sangre deberá ser centrifugada para
separar el plasma de la parte celular. En caso de que la muestra no pudiese ser
procesada el mismo día de la extracción, deberá ser guardada en la nevera.
Se sabe que la glucemia en sangre capilar es equivalente a la de la sangre arterial
y casi igual a la de la sangre venosa, excepto en el periodo postprandrial y en los
niños en ayunas que en ambos casos es más elevada. La glucemia en sangre total es
un poco más baja que en plasma y más aún si la proporción relativa de elementos
celulares respecto al plasma (hematocrito) es elevada.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
25
El valor de la glucemia en sangre total es aproximadamente un 15% menor que el
valor de la glucemia en plasma o suero, ello es debido fundamentalmente a la
diferencia de agua existente entre ambos tipos de muestra. Resulta interesante
conocer este concepto debido a que antiguamente se calculaban los valores normales
de glucemia a partir de sangre total, mientras que actualmente se determinan
exclusivamente a partir de muestras de plasma, salvo en los casos que se hace por
medio de dispositivos para la autovigilancia de glucosa.
Los aparatos llamados autoanalizadores que hoy en día se usan en los grandes
laboratorios, trabajan con suero, éste se obtiene dejando coagular la sangre y
esperando que se produzca la retracción del coágulo.
Los métodos para la determinación de la glucosa se dividen en métodos químicos y
métodos enzimáticos, los primeros casi no se utilizan en la actualidad por su relativa
complicación respecto de los segundos, además de su menor especificidad.
Describimos, sin embargo, algunos ejemplos de ambos métodos por tener el mismo
interés pedagógico.
3.1 Métodos químicos
Métodos de oxidación-reducción. Se basan en la propiedad por la cual la
glucosa reduce los iones cúpricos (Cu++) a iones cuprosos (Cu+) en solución
alcalina caliente. La llamada forma enólica de la glucosa existe predominante en
solución alcalina y hace que su doble enlace y su carga negativa la conviertan en
una sustancia altamente reductora tal como se representa en la figura 1.9. El ion
cuproso así formado se determina, colorimétricamente *(8), siendo su
concentración, proporcional a la concentración de glucosa de la muestra. Hay que
tener en cuenta sin embargo, que la glucosa, la fructosa y la manosa solo difieren
en el segundo átomo de carbono y por lo tanto todas ellas producen igualmente la
forma enólica, como ocurre también con otras clases de sustancias tales como la
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
26
creatinina, el ácido úrico, la vitamina C y el ácido glucurónico (sustancias que se
llaman en conjunto “sacaroides”) y que son igualmente capaces de reducir el ion
de cobre. Esto hace que este método no sea específico para la glucosa y que en
todo caso su especificidad dependa sobretodo de cómo se eliminen estas
sustancias interferentes.
En el método de Folin-Wu se utiliza un filtrado por ácido túngstico de sangre
total, calentándose en solución salina de cobre con reducción de los iones
cúpricos a iones cuprosos que se miden espectrofotométricamente
adicionando un exceso de ácido fosfomolíbdico para formar el azul de
molibdeno.
En el método de Nelson-Somogyi se utiliza un filtrado de sulfato de zinc e
hidróxido de bario supuestamente libre de sustancias reductoras que no sean
la glucosa, debido a que éstas precipitan con este preparado. El ion cuproso
formado por el calentamiento del filtrado con una solución alcalina de cobre,
se mide espectrofotométricamente por la adición de ácido arsenomolíbdico
formando un complejo coloreado (azul de molibdeno). Por lo antedicho, el
método de Nelson-Somogyi es pues el más específico de todos los que emplean
la técnica de oxido-reducción, y consecuentemente se puede considerar que
mide la glucemia verdadera llamada a veces glucemia vera. Los valores
considerados normales para éste método oscilan entre 60 y 100 mg/dL.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
27
Figura 1.9 Obtención del anión enólico de la glucosa
C C C
C C C
C C C
CH OH2 CH OH2 CH OH2
C C CO OH O
OH OH OH OH
OH OH OH
OH OH OH
HO HO HO
H H H
H
H H H
H H H
+ H O2H H H
C C C
Aldosa (glucosa) Forma enólica Anión enólico
--
Figura 1.9
Método del autoanalizador. Fue muy utilizado en las determinaciones que se
realizaban con el autoanalizador Tecnicon ® pero tenía el mismo problema:
interferían otras sustancias reductoras. Esta técnica se basa en la reducción por la
glucosa de los iones amarillos de ferricianuro a iones incoloros a un pH alcalino.
Método de la orto-toluidina (o-toluidina). La o-toluidina es una amina
aromática que se condensa con el grupo aldehído de las aldohexosas, en solución
de ácido acético caliente y forma en equilibrio una glucosamida y la base de Schiff
correspondiente, (figura 1.10). Después de algunas reacciones más, se produce un
cromógeno de color verde que se determina fotométricamente con una longitud
de onda de 630 nm. Es el método más específico de entre los métodos químicos,
pero tiene el inconveniente que la o-toluidina es considerada agente carcinógeno.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
28
Figura 1.10 Reacción glucosa y o-toluidina
C C C
C C C
C C C
CH OH2 CH OH2 CH OH2
C C CO
OH OH
OH
OH
H O2
OH OH OHOH OH OH
HO HO HO
H NH N
3
3 3
+2
CH
CH CH
NH
H H H
HH
H H H
H H H
H H H
C C C
Glucosa Glucosilamina Base de Schiff
Cromógenos
o-toluidina
Figura 1.10
3.2 Métodos enzimáticos
La principal ventaja de estos métodos es que son altamente específicos para la
glucosa, es decir, solamente miden glucosa, y no otros compuestos reductores,
además son por lo general, sencillos, se llevan a cabo con cierta rapidez, requieren un
volumen pequeño de muestra y suelen estar automatizados. Todos ellos utilizan
enzimas que actúan como catalizadores en reacciones específicas de la glucosa*(9).
Existen dos métodos: el de la hexoquinasa y el de la glucooxidasa, el primero de ellos
se utiliza como método de referencia para las demás determinaciones de glucosa,
puesto que proporciona el grado máximo de especificidad *(10).
Método de la hexoquinasa: la hexoquinasa (HK) es un enzima que cataliza la
fosforilación de la glucosa por ATP hasta glucosa-6P, que es reducida a 6-
fosfogluconato en presencia de G6PDH (forma abreviada de otro enzima llamado
glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa), con reducción paralela de NADP+ a NADPH
(nicotinamida-dinucleótido-fosfato reducido)*(11). El aumento de la
concentración de NADPH es proporcional a la concentración de glucosa, y por lo
tanto el aumento de absorbancia del NADPH medido con una radiación de 340
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
29
nm, es directamente proporcional a la concentración de glucosa en la muestra. En
resumen, se establecen dos reacciones copuladas que son las siguientes,
(obsérvese la presencia del ion magnesio en la primera reacción):
HK, Mg++ Glucosa + ATP Glucosa-6P + ADP
G6PDH Glucosa-6P + NADP+ 6-fosfogluconato + NADPH + H+
Método de la glucooxidasa. La glucooxidasa (GOD) cataliza la oxidación de la
glucosa a gluconolactona y peróxido de hidrógeno (H2O2). El segundo paso
consiste en la copulación del peróxido de hidrógeno con un indicador o receptor
cromogénico de O2 que se oxida por la acción del enzima peroxidasa formando un
producto coloreado que se valora espectrofotométricamente.
GOD
β-Glucosa + O2 D-glucono-δ-lactona + H2O2
Peroxidasa H2O2 + indicador reducido indicador oxidado + H2O
Al oxidarse, el indicador vira a un color determinado, siendo la intensidad de
este color, proporcional a la cantidad de peróxido de hidrógeno formado y éste,
a su vez, proporcional a la cantidad de glucosa presente en la muestra.
Existen varias clases de indicadores de los cuales se describen dos de ellos a
continuación:
1) orto-dianisidina. Usado como tal, la o-dianisidina proporciona una
coloración verde-azulada cuando se desarrolla en medio ácido y caliente.
La absorbancia se mide a 620 nm. Hay que tener en cuenta que no es un
método del todo específico, pues diversas sustancias reductoras pueden
interferir con el indicador.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
30
2) fenol-ampirona (método de Trinder). Este indicador acepta oxígeno del
H2O2 y se convierte en quinona (de color rojo), según la siguiente reacción:
Peroxidasa H2O2 + fenol-ampirona quinona + 2H2O
La absorbancia de la quinona obtenida se lee con un espectrofotómetro a 500
nm.
Como que la GOD es muy específica para la β-D-glucosa y teniendo en cuenta
lo dicho en el apartado 5 del apéndice, será necesario que los patrones de
glucosa utilizados en esta técnica se dejen reposar al menos durante dos horas
para que la mezcla alcance la situación de equilibrio de acuerdo con la ley de
acción de masas. Algunas preparaciones de GOD contienen el enzima
mutorrotasa para conseguir acelerar el proceso. Recientemente se ha
introducido un método que permite evitar la segunda reacción de la
peroxidasa, (téngase en cuenta que la reacción de la peroxidasa es la que
produce mayor número de interferencias). El método consiste en medir
directamente la velocidad de consumo de oxígeno mediante la utilización de
un electrodo polarográfico de oxígeno, (ver unidad 6). En este caso, sin
embargo, se debe tener en cuenta que el peróxido de hidrógeno generado
puede, a su vez, producir más oxígeno por la acción del enzima catalasa que
está presente como contaminante en algunas preparaciones de glucooxidasa.
Para solucionar este problema se debe adicionar etanol (o bien ioduro) que
reacciona con el peróxido de hidrógeno formando agua, evitando así, que se
produzca O2 a partir del H2O2 por las catalasas mencionadas. Esta última
reacción se expresaría de la forma siguiente:
catalasa H2O2 + C2H5OH CH3CHO + 2 H2O
(etanol) (acetaldehído)
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
31
4. Procedimientos de medida de la concentración de glucosa en orina
La glucosa que se ha filtrado en el glomérulo renal se reabsorbe en los túbulos de la
nefrona, pero esta reabsorción posee un límite, una capacidad máxima absortiva que
suele ser de unos 160 mg/dL aproximadamente. Cuando la glucosa se encuentra en
cantidades superiores a esta cifra, se elimina por la orina y a esta situación se le
denomina glucosuria. En el adulto normal se excretan unos 130 mg de glucosa cada
24 horas junto con cantidades menores de otros azúcares. Es necesario saber que el
límite de reabsorción renal de glucosa varía según las personas además de con la
edad, motivo por el cual la determinación de glucosa en orina no puede utilizarse en
el diagnóstico de determinadas enfermedades como la diabetes, aunque sí puede
usarse para su seguimiento y autocontrol. La glucosuria debe de diferenciarse de la
melituria: mientras que la primera es la presencia de glucosa en orina, la segunda es
la presencia de cualquier clase de azúcar en orina, sea la propia glucosa u otra clase
de azúcar como por ejemplo galactosa, fructosa, sacarosa, lactosa, pentosas, etc.
Teniendo en cuenta que en general los métodos para la determinación de glucosa en
orina se pueden dividir en métodos cualitativos y métodos cuantitativos,
solamente vamos a describir los cualitativos puesto que los cuantitativos son
análogos a los descritos para el caso de la determinación en suero. Los cualitativos
solamente nos informan si hay o no hay glucosa en la orina sin precisar nada acerca
de su concentración (a diferencia de las cuantitativas). Obsérvese sin embargo que
algunas técnicas realizan una ligera aproximación de la concentración, en este caso se
les suele llamar técnicas semicuantitativas.
Método de la glucooxidasa. La base química de este método es la misma que
la descrita para la determinación en sangre, lo que varía en este caso es el tipo de
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
32
muestra y el procedimiento. Se emplearán tiras de papel impregnadas de
glucooxidasa que se deberán sumergir por uno de sus extremos y por poco tiempo
(10 segundos), en la muestra de orina. Más tarde se apreciará el cambio de color
que aparece en el extremo sumergido de la tira, valorándose a continuación según
las siguientes interpretaciones:
RESULTADO POSITIVO RESULTADO NEGATIVO
Color púrpura.
Se puede cuantificar aproximadamente valorando
la oscuridad del color en débil (+), moderado (++)
y fuerte (+++).
Color rojo.
Para evitar falsos negativos se puede sumergir la
tira en una solución de glucosa al 1%
comprobando su funcionamiento.
Téngase presente que existen algunas sustancias capaces de inhibir la prueba o
de dar resultados erróneos, éstas son: 1) presencia de cetonas en orina, 2)
presencia de ácido ascórbico (más de 50 mg/dL), 3) presencia de ácido acético
(más de 40 mg/dL), 4) contaminación de la orina por H2O2, 5) contaminación
de la orina por hipoclorito.
Método de Benedict. Este método se basa en el principio por el cual la glucosa
es capaz de reducir al sulfato de cobre (reactivo alcalino de color azul),
conviertiéndolo en un precipitado de óxido cuproso de color rojo. De hecho, se
formará un precipitado de color verde, amarillo o naranja, según la cantidad de
glucosa y de otras sustancias reductoras presentes. El procedimiento es como
sigue:
1) Disolver 17,3 gramos de CuSO4 en 100 mL de agua caliente en una
probeta grande.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
33
2) Disolver 173 gramos de citrato sódico y 100 gramos de carbonato de
sodio anhidro en 800 mL de agua al calor. Enfriar y verter en el
primer reactivo y diluir con agua fría hasta 1 litro.
3) Colocar 5 mL del reactivo obtenido mediante los pasos 1 y 2 en un
tubo de ensayo. Añadir 0,5 mL de orina (8 gotas) y mezclar agitando.
4) Colocar el tubo en un baño de agua termoestable a 100°C durante 5
minutos (o sobre una llama durante 2 minutos), quitarlo del agua
hirviendo e interpretar los resultados según el esquema siguiente:
REACCIÓN
OBSERVADA
SÍMBOLO A
REGISTRAR
CONCENTRACIÓN APROXIMADA DE
GLUCOSA
(mg/dL)
Azul claro o verde.
No precipitado
0
0-100
Verde con precipitado
amarillo
+
100-500
Amarillo, verde con
precipitado amarillo
++
500-1400
Naranja sucio con
precipitado amarillo
+++
1400-2000
Precipitado de naranja a
rojo con sobrenadante
claro
++++
2000 o más
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
34
5. Procedimientos de medida de la hemoglobina glucosilada
La determinación de la hemoglobina glucosilada constituye un método muy eficaz
para el seguimiento de la diabetes mellitus, y a su vez complementario de las
determinaciones clásicas de la glucosa en sangre y orina ya comentadas.
Sucede que los pacientes diabéticos pueden presentar graves complicaciones de su
enfermedad si no se controlan correctamente, básicamente por la dieta y la
administración de insulina en los casos que se requiera. Hasta hace relativamente
poco tiempo, solo se disponía para este control, la sintomatología que presentaba el
enfermo y las determinaciones de glucemia y glucosuria. Así pues la glucemia por su
parte proporciona una concentración de glucosa en sangre en el momento exacto de
la extracción, pero esta concentración pueden variar a lo largo del tiempo, por
ejemplo que el paciente siga una dieta estricta solo en los dos o tres días previos a la
extracción, o al revés, que siga perfectamente la dieta pero no la cumpla poco antes de
la prueba.
La glucosuria por otra parte presenta el inconveniente de ser una prueba cuyos
resultados varían según el método empleado y los productos empleados, además
existe una gran variabilidad individual del umbral renal de excreción de glucosa
según la actividad del enfermo, la edad y algunos procesos recurrentes como por
ejemplo la fiebre que aumenta la glucosuria aún manteniendo los niveles estables en
sangre. El método de las hemoglobinas glucosiladas, sin embargo ofrece un índice
fiable del nivel de glucosa en sangre durante un periodo prolongado de tiempo.
5.1 Fundamentos
Las hemoglobinas son moléculas de tipo proteico que tienen como misión más
importante el transporte de oxígeno a los tejidos. Existen tres clases de hemoglobinas
fisiológicas y un grupo de hemoglobinas patológicas. Las primeras son la
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
35
hemoglobina tipo A (HbA) que constituye el 97% del total en el adulto, la
hemoglobina A2 (HbA2) que constituye de un 2 a un 3% y la hemoglobina fetal (HbF)
que constituye de un cero a un 1%. Cada clase de hemoglobina está formada por
cuatro cadenas polipeptídicas, dos de ellas comunes y otras dos diferentes, es decir la
HbA está formada por dos cadenas alfa y dos cadenas beta (2α+2β), la HbA2 por dos
cadenas alfa y dos cadenas delta (2α+2δ) y la HbF por dos cadenas alfa y dos cadenas
gamma (2α+2γ). Por otra parte las hemoglobinas patológicas se denominan HbS,
HbH dentro de las más importantes.
La prueba se basa en que la glucosa tiene la propiedad de unirse a las hemoglobinas
de forma proporcional a su concentración, de tal manera que se produce la reacción
siguiente:
Glucosa + Hb Aldimina Cetoamina
El primer paso se produce de forma rápida, mientras que el segundo ocurre de forma
lenta y prácticamente irreversible (este último paso se suele llamar reordenamiento
de Amadori). Como es sabido la hemoglobina se encuentra dentro de los eritrocitos,
cuya vida media es de 120 días, durante este tiempo la glucosa y otros azúcares se van
uniendo a las hemoglobinas formando las llamadas hemoglobinas glucosiladas (o
glucohemoglobinas) en forma de cetoamina, por lo tanto los pacientes diabéticos
tienen mayor proporción de Hb glucosilada que los individuos normales. El paso de
aldimina a cetoamina es, como ya se ha dicho, lento y prácticamente irreversible y eso
hará que el nivel de Hb glucosiladas en sangre no se vea afectado por las
fluctuaciones de los niveles de azúcares, constituyendo por lo tanto un buen reflejo
del valor medio de las variaciones de glucosa en sangre durante los 120 días previos a
la extracción. Con todo ello se consigue que los resultados de la técnica sean
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
36
independientes de que la extracción se haya realizado antes o después de las comidas
o del ejercicio físico, así como de la eventual mala cooperación del paciente, además
con un solo dato (concentración eritrocitaria de cetoamina) es suficiente para valorar
el control metabólico del paciente diabético.
5.2 Muestras
A la sangre obtenida por extracción se le añade EDTA, heparina o fluoruro como
anticoagulante, posteriormente se utiliza un hemolizado de eritrocitos lavados con
solución salina que permite ser almacenado entre cuatro a siete días a 4°C.
5.3 Métodos de análisis
Los métodos más importantes para el análisis de las hemoglobinas glucosiladas se
numeran a continuación: cromatografía de intercambio iónico, cromatografía de
líquidos de alta resolución (HPLC), electroforesis, isoelectroenfoque,
espectrofotometría y cromatografía de afinidad.
Para la descripción de las técnicas mencionadas, consúltese la obra del mismo autor:
Fundamentos y Técnicas de Análisis Bioquímico, Técnicas Instrumentales.
6. Procedimientos de medida de la concentración de insulina
La insulina se determina mediante radioinmunoensayo (RIA). Se trata de una técnica
en la que se utilizan radioisótopos para detectar anticuerpos y antígenos.
La técnica se basa en el establecimiento de enlaces competitivos, es decir, una
cantidad fija de antígeno marcado radiactivamente y una cantidad inicialmente
indeterminada de antígeno de la muestra (en nuestro caso la insulina), compiten por
un número limitado y constante de sitios de enlace específicos del anticuerpo, (la
cantidad de anticuerpo siempre es menor que la de antígeno). De esta manera los
antígenos marcados y los no marcados se enlazan con el anticuerpo y forman
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
37
complejos que precipitan. Posteriormente los antígenos marcados se separan y se
determina la radiactividad del antígeno que ha quedado enlazado. La proporción de
antígeno marcado enlazado es inversamente proporcional a la concentración de
antígeno no marcado de la muestra.
Los anticuerpos que se utilizan suelen estar unidos a un soporte sólido como por
ejemplo un tubo de plástico, y quedan adsorbidos en un número limitado a la pared
del tubo.
Por otra parte el antígeno marcado se ha unido covalentemente con un radioisótopo,
(generalmente el 125I, que es el símbolo para designar al isótopo de yodo 125).
Las soluciones que contienen los antígenos marcados y no marcados se introducen en
el tubo, y durante el periodo de incubación los antígenos compiten entre sí para
enlazarse con los anticuerpos inmovilizados en la pared. Más tarde el líquido se
decanta o se aspira para eliminar el antígeno marcado que ha quedado libre en la
solución y seguidamente se cuantifica la radiactividad del complejo antígeno-
anticuerpo enlazado en la pared, mediante un contador gamma.
Al mezclar e introducir en el tubo las soluciones que contienen las dos clases de
antígenos, se establece la siguiente reacción:
Ag + Ag* + Ac → AgAc +Ag*Ac (fracción libre) (fracción enlazada)
Donde Ag representa el antígeno sin marcar, Ag* el antígeno marcado y Ac el
anticuerpo; (figura 1.11).
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
38
Figura 1.11 Esquema del enlace competitivo
La concentración de antígeno marcado y de anticuerpo son, como ya se ha dicho,
constantes, por lo tanto la única variable será la concentración de antígeno no
marcado. Consecuentemente, cuanto más antígeno no marcado haya, más enlaces
AgAc (no marcados) se formarán y menos complejos Ag*Ac (marcados) conseguirán
formarse. Es decir, la cantidad de Ag*Ac será inversamente proporcional a la
cantidad de Ag presente.
Una fase importante del proceso consiste en la separación de la fracción libre de la
fracción enlazada, esta se lleva a cabo de diversas maneras, una de ellas es mediante
carbón activado con monocapa de dextrano. El carbón activado así dispuesto, resulta
ser un buen adsorbente de la fracción libre ya que retiene a ésta y no permite el paso
a los anticuerpos ni a los complejos AgAc de la solución. Posteriormente se centrifuga
y el carbón activado sedimenta en el fondo del tubo junto con la fracción libre,
mientras que la fracción enlazada constituye el sobrenadante.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
39
Otro sistema para la separación de las fracciones libre y enlazada consiste en la
denominada precipitación química que se lleva a cabo mediante etanol,
polietilenglicol o sulfato de amonio, todos ellos capaces de causar precipitación de
proteínas. En este caso, y después de la centrifugación, la fracción enlazada quedará
en el precipitado y la fracción libre en el sobrenadante.
El contador gamma, llamado también contador de centelleo, es capaz de detectar la
radiactividad (emisión gamma) de un radioisótopo. El 125I emite rayos gamma que
chocan contra el detector construido con cristal de yoduro de sodio con trazas de talio
y que está protegido con plomo para evitar fugas de radiación. Cuando el cristal
absorbe los rayos gamma, desprende un destello luminoso muy breve (centelleo), que
se amplifica con un tubo fotomultiplicador.
Los resultados se representan en una gráfica en la cual en ordenadas se cuantifica la
intensidad de radiactividad respecto de la intensidad máxima (generalmente
representada por B/Bmáx), y en abscisas la concentración del antígeno de la muestra,
(figura 1.12). La intensidad máxima (Bmáx) corresponderá a una solución estándar en
la cual la concentración de antígeno no marcado es cero, ya que entonces todos los
anticuerpos quedarán ocupados por antígenos marcados.
Existen otras maneras de representar la señal proporcionada por el contador gamma,
por ejemplo en porcentaje de intensidad de radiactividad (%B), o bien en porcentaje
de la relación de intensidad respecto a la intensidad máxima (%B/Bmáx) o también en
forma B/F en la cual B es la intensidad de radiación emitida y F es la cantidad de
antígeno marcado que no se ha enlazado con el anticuerpo.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
40
Figura 1.12 RIA, curva de calibración
1
máx
0,200 200 400 600 800
0,40
0,60
0,80
B/B
[Ag] ( U/mL)μ
La determinación de la concentración de insulina resulta útil para establecer el
diagnóstico de la hipoglucemia de ayuno. Ésta puede ser debida a múltiples
causas, insuficiencia hepática, causa autoinmune, déficits enzimáticos congénitos,
fármacos etc. Para el diagnóstico de esta situación es útil calcular el cociente entre la
concentración de insulina expresado en μU/mL y la concentración de glucosa
plasmática expresada en mg/dL, valores tomados después del ayuno nocturno y que
para ser normal tiene que ser menor a 0,3.
Otra de las causas de hipoglucemia de ayuno es el insulinoma. Este tipo de tumor se
caracteriza por una proliferación de células beta pancreáticas que secretan una
cantidad excesiva de insulina sin estar sometidas a control alguno y que
generalmente requiere extirpación quirúrgica El perfil analítico que sugiere la
existencia de un insulinoma consiste en un nivel elevado de insulina en sangre en
ayunas junto con niveles bajos de glucosa.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
41
La concentración normal de insulina oscila entre 6 y 26 μU/mL.
7. Procedimientos de medida del péptido C
La determinación del péptido C, al igual que la insulina, también se lleva a cabo
mediante técnicas de radioinmunoensayo. Como ya se comentó, el péptido C se
sintetiza en una cantidad proporcional a la cantidad de insulina producida (insulina
endógena), como ocurre en el caso del insulinoma. Sin embargo las preparaciones
comerciales de insulina no contienen péptido C, por lo tanto si se detecta un nivel alto
de insulina junto con niveles bajos o ausentes de péptido C, indicará que la
hipoglucemia podría ser causada por la administración exógena de insulina y no por
una producción exagerada de la misma (insulinoma).
La determinación del péptido C también resulta útil para el seguimiento de aquellos
enfermos que se les ha extirpado una parte del páncreas (pancreatectomía) como
tratamiento del insulinoma. Si en estos enfermos se detecta un aumento del péptido
C, se debe sospechar una recurrencia del tumor.
Las cifras normales de péptido C en condiciones basales oscilan entre 0,9 y 3,5
ng/mL.
8. Procedimientos de medida del glucagón
El glucagón se determina mediante radioinmunoensayo y es útil para establecer el
diagnóstico del llamado glucagonoma que es un tumor de células alfa. Estos enfermos
presentan unos niveles incrementados de glucagón en sangre, hiperglucemia, anemia
y lesiones dérmicas (eritema necrolítico migratorio). La concentración normal de
glucagón oscila entre los valores de 150 y 250 pg/mL.
9. Procedimientos de medida de los anticuerpos contra la insulina
Los anticuerpos contra la insulina (IAA), se pueden hallar en concentraciones
significativas en las fases iniciales de la diabetes mellitus insulino dependiente antes
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
42
de haberse iniciado el tratamiento con insulina. Algunos autores atribuyen la
existencia de esos anticuerpos como causa de la enfermedad, pero según otros su
existencia se debe a la destrucción de las células beta y por lo tanto no sería una
manifestación de un proceso inmunológico que explique la etiología de la diabetes.
La medida del título de anticuerpos contra la insulina es útil como marcador en el
diagnóstico de la diabetes mellitus tipo I, puesto que dicho título puede hallarse
incrementado uno o dos años antes de la aparición de los síntomas. También son
útiles en el mismo sentido, la medición de anticuerpos contra las células de los islotes
(ICA) y los anticuerpos contra el enzima descarboxilasa del ácido glutámico (GAD),
siendo ésta última la más específica de las tres técnicas.
10. Prueba de la tolerancia oral a la glucosa (TTOG)
La prueba de la tolerancia oral a la glucosa se utiliza para diagnosticar de forma
definitiva la diabetes mellitus. Consiste en administrar una dosis de glucosa por vía
oral y practicar extracciones secuenciales de sangre con posterior determinación de la
glucosa en cada una de ellas. Es importante saber que se trata de una prueba
diagnóstica y nunca debe hacerse a un paciente que ya haya sido diagnosticado como
diabético, dado que la prueba en este caso no aporta ningún dato nuevo y el enfermo
corre un riesgo innecesario. La prueba debe hacerse solamente en alguno de los dos
siguientes casos:
1) Cuando se sospeche que un enfermo pueda ser diabético pero presente una
glucemia normal.
2) En individuos con una hiperglucemia basal moderada inferior a 140 mg/dL.
Las normas aprobadas por la OMS en 1980, para la práctica de la prueba son las
siguientes:
1) Administrar vía oral 75 gramos de glucosa (1,75 g/kg de peso corporal), disueltos
en 250-300 mL de agua. En niños siempre 1,75 g/kg de peso (sin sobrepasar
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
43
nunca los 75 gramos) y en gestantes se recomienda 100 gramos. En todos los
casos la solución debe ser bebida en 5-10 minutos.
2) Condiciones previas:
a) El paciente debe estar en ayunas desde 12 horas antes a la prueba,
permanecer en reposo y abstenerse de fumar.
b) Durante los tres días previos a la prueba el paciente debe consumir una
dieta libre *(12), asegurándose que contenga al menos 200 gramos de
hidratos de carbono al día y que sea normocalórica para el individuo en
estudio.
c) El enfermo no debe padecer ninguna enfermedad intercurrente ni estar
convaleciente de cualquier proceso.
d) El enfermo no puede estar recibiendo medicación que pueda alterar la
tolerancia a los hidratos de carbono.
3) Practicar extracciones de 2 mL de sangre cada una, a los 0, 60, 90 y 120 minutos,
(las tomas a los 60 y 90 minutos son optativas, y en gestantes se recomienda
prolongar hasta 180 minutos).
El registro gráfico de las concentraciones de glucosa tomadas en los tiempos
considerados, se refleja en curvas semejantes a la de la figura 1.13
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
44
Figura 1.13 Curvas de tolerancia oral a la glucosa
60
100
200
300
400
120 180Minutos
Glu
cosa
pla
smát
ica
(mg/
dL)
Normal
Diabético
Para aquellos enfermos en los que no se pueda realizar el TTOG, tales como los que se
les haya practicado gastrectomías amplias, o padezcan enfermedades malabsortivas o
que presenten vómitos a la glucosa oral, se podrá practicar la prueba de tolerancia a
la glucosa intravenosa (TTGI), consistente en administrar 0,5 gramos de glucosa por
kg de peso ideal en una solución al 50%, inyectada en la vena antecubital durante 2-5
minutos y practicar extracciones a los 0, 30, 60, 90 y 120 minutos. La normalidad se
considera cuando a los 90 minutos la glucemia es menor o igual a la glucemia basal.
Otra prueba que merece comentario es la prueba de la tolbutamina. La tolbutamina
es una sustancia que estimula al páncreas en la producción de insulina. La prueba
consiste en la administración de tolbutamina por vía endovenosa (1 gramo en 20 mL
de agua destilada) y posterior determinación de la glucemia a intervalos de 0, 20 y 30
minutos. Se considera normal si a los 20 minutos el nivel de glucosa es igual o
inferior al 74 % del valor basal, si se sitúa entre el 85 y el 89 % probablemente se trate
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
45
de una diabetes y si el nivel se sitúa por encima del 90% se considera diabetes
definitivamente. La prueba también se utiliza en el diagnóstico del insulinoma, estos
enfermos presentan una respuesta exagerada a la tolbutamina.
11. Otras determinaciones de glúcidos
Describimos a continuación otras pruebas para la determinación de hidratos de
carbono:
11.1 Reacción de Seliwanoff: Es útil para determinar la presencia de fructosa en
orina (fructosuria). La técnica consiste en añadir a la orina un volumen igual de un
líquido compuesto de:
Resorcinol ..................... 0,5 gramos
Agua .............................. 30 mL
HCl ................................. 30 mL
La reacción se considera positiva cuando se obtiene una coloración rojo-borgoña
después del calentamiento, en pacientes con fructosuria después de la ingesta de
fructosa. Si se demuestra que el enfermo tiene además una glucosa y una galactosa
normales, la prueba nos sirve para diagnosticar una enfermedad llamada fructosuria
esencial, que se sospecha ante la presencia de melituria sin glucosuria. Esta
enfermedad se debe al déficit del enzima fructoquinasa que en el hígado cataliza el
paso de fructosa a fructosa-1P (al existir un déficit de este enzima, se acumula
fructosa). Gracias a la existencia de otro enzima, la hexoquinasa que hace posible el
paso de fructosa a fructosa–6P, se alivia la acumulación de fructosa y por ese motivo
la enfermedad suele ser benigna y asintomática. Este trastorno se hereda de forma
autosómica recesiva.
11.2 Prueba de la tolerancia a la fructosa intravenosa: Consiste en la
inyección intravenosa de fructosa a razón de 0,25 g/kg de peso corporal,
determinándose seguidamente la glucosa y el fósforo inorgánico, que
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
46
descienden claramente en personas afectas de intolerancia hereditaria a la
fructosa. La enfermedad consiste en el déficit del enzima fructosa-1-6-
difosfato aldolasa, que ocasiona una acumulación de fructosa-1P. La
enfermedad es asintomática mientras no se ingiera fructosa (azúcares,
vegetales, fruta, patatas...). En niños se suele manifestar por vómitos, shock
hipoglucémico, ictericia y aminoaciduria que pueden hacer desembocar la
enfermedad en caquexia y muerte. Además se da el hecho característico de que
estos niños presentan aversión hacia las frutas y los dulces, presentando por
otra parte la particularidad de tener una dentadura perfecta en cuanto a caries
se refiere.
12. Patrón de alteraciones del metabolismo de los glúcidos
Existen diversas afecciones del metabolismo de los glúcidos que están relacionadas
con diversas situaciones respecto a la concentración plasmática de glucosa, estas son:
1) Incremento de la concentración de glucosa plasmática (hiperglucemia)
2) Descenso de la concentración de glucosa plasmática (hipoglucemia)
3) Concentración normal de glucosa con excreción de algún azúcar distinto a la
glucosa en orina (errores innatos del metabolismo de los carbohidratos).
Dentro del grupo de enfermedades que cursan con hiperglucemia el paradigma es
la diabetes mellitus o diabetes sacarina, que se define como una enfermedad del
metabolismo, crónica, que afecta la regulación de los hidratos de carbono, de las
proteínas y de los lípidos y que se expresa básicamente por una anormal elevación de
la glucemia. Si la hiperglucemia no se corrige, provoca una pérdida de glucosa por
orina de la que se deriva (por osmolaridad), un incremento de la producción de orina
(poliuria). Los síntomas clínicos más frecuentes son la poliuria ya citada, polidípsia,
polifagia, astenia y pérdida de peso. De divide fundamentalmente en dos clases: la
diabetes mellitus insulino-dependiente (DMID) o diabetes tipo I, y la diabetes
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
47
mellitus no insulino-dependiente (DMNID) o tipo II, además de la diabetes
gestacional y la diabetes producida por fármacos entre otras. Es una enfermedad que
puede presentar graves complicaciones si no se trata y es una de las más frecuentes
en la clínica humana (en la mayoría de países europeos alcanza el 5% de la
población).
Los criterios para diagnosticar la diabetes son los siguientes:
1) Síntomas clínicos y una glucemia igual o superior a 200 mg/dL en cualquier
momento del día.
2) Síntomas clínicos y glucemia basal ≥ 140 mg/dL
3) En ausencia de síntomas clínicos, glucemia basal ≥ 140 mg/dL en más de una
ocasión.
4) TTOG patológico, es decir: glucemia ≥ 200 mg/dL a los 120 minutos de la
sobrecarga [el National Diabetes Data Group (NDDG) exige también que a los 60
o 90 minutos haya un valor ≥ 200 mg/dL].
Si los resultados son de una glucemia basal ≤ 140 mg/dL y la determinación a los 120
minutos resulta ser entre 140 y 199 mg/dL, el diagnóstico es de tolerancia anormal a
la glucosa (TAG), en lugar de diagnosticar al paciente como diabético.
Hay que tener en cuenta que los criterios de diagnóstico de la diabetes gestacional y
la diabetes en niños son diferentes a los descritos.
Dentro del grupo de enfermedades que cursan con hipoglucemia (en general
niveles de glucosa en sangre inferiores a 50 mg/dL), encontramos también a los
diabéticos que no han calculado convenientemente la dosis de insulina que se debían
de administrar. Otro caso son los pacientes con insulinoma comentado con
anterioridad. Otra situación es la hiperglucemia facticia debida a la ingestión
exagerada de fármacos antidiabéticos, otras situaciones son las producidas por el
alcohol, tóxicos, ciertos tumores etc.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
48
En los errores innatos del metabolismo de los carbohidratos se distinguen las
afecciones del almacenamiento del glucógeno (glucogenosis) que se deben al déficit
de uno o más enzimas que participan en el metabolismo del glucógeno. Suelen
presentarse como afectaciones hepáticas, cardíacas o del sistema musculoesquelético.
Existen diez tipos distintos que se clasifican mediante números romanos del I al X y
en algunos casos por epónimos. Por ejemplo la enfermedad tipo I o enfermedad de
Von Gierke que es la más frecuente de ellas, afecta a niños y estos suelen presentar
estatura baja y abdomen grande debido a un aumento masivo del tamaño del hígado,
cursa con hipoglucemia grave y su causa es el déficit del enzima glucosa-6-fosfatasa
que es necesario para formar glucosa a partir del glucógeno hepático. El resto de las
glucogenosis se resumen el la tabla 1.2 siguiente:
Clase Epónimos Déficit enzimático Perfil analítico Organos
afectados
Sintomatología
Ia Enfermedad
de Von
Gierke
Glucosa-6P-fosfatasa Hipoglucemia
Acido láctico alevado
Hiperuricemia
Hiperlipemia
Aumento del glucógeno eritrocitario
Hígado
Riñón
Intestinos
Hepatomegalia
Nefromegalia
Retraso del crecimiento
Ib - Glucosa-6P-
translocasa
Igual que la anterior más
neutropenia
Igual que la
anterior
Más grave que la anterior y con
esplenomegalia e infecciones recurrentes
Ic - Fosfotranslocasa - - Hepatomegalia
II Enfermedad
de Pompe
α-glucosidasa
lisosomal
Oligosacariduria
Aumento del glucógeno
eritrocitario
Todos Cardiomegalia
Hepatomegalia
Hipotonía muscular
III Enfermedad
de Cori
Amilo-α-1,6-
glucosidasa (enzima
desramificante)
Hipoglucemia y acidemia láctica
Oligosacariduria
Aumento del glucógeno eritrocitario
Hígado
Músculo
Corazón
Hepatoesplenomegalia
Hipotonía muscular
Miocardiopatía
IV Enfermedad
de
Andersen
α-1,4-glucano-6
glucosiltransferasa
(enzima ramificante)
- Hígado Hepatoesplenomegalia
Cirrosis hepática
Hipotonía muscular
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
49
V Enfermedad
de McArdle
Fosforilasa muscular Mioglobinuria Músculo
esquelético
Debilidad y calambres durante el
ejercicio muscular
VI Enfermedad
de Hers
Fosforilasa hepática Oligosacariduria Hígado Hepatomegalia
VIa - Fosforilasa-β-kinasa
del hígado del corazón
y muscular
Hipoglucemia durante el ayuno
Aumento del glucógeno
eritrocitario
Hígado
Corazón
Músculo
Hepatoesplenomegalia
Retraso del crecimiento
Cardiopatía
Hipotonía muscular
VII Enfermedad
de Tauri
Fosfofructokinasa Hemólisis
Hiperuricemia
Músculo
esquelético
Intolerancia al ejercicio
Insuficiencia respiratoria
0 - Glucógeno sintetasa Acidemia láctica
Hipoglucemia en ayunas
- Hepatomegalia
Existen otros patrones de alteración que orientan hacia otro tipo de enfermedades,
así la galactosuria que se caracteriza por la presencia de galactosa en orina, puede
orientar en el diagnóstico de una enfermedad llamada deficiencia hereditaria de la
galactoquinasa que es un trastorno que se hereda de forma autosómica recesiva y
que presenta una única manifestación clínica: las cataratas. El diagnóstico de
seguridad se hace comprobando la ausencia en los hematíes del enzima que cataliza
el paso de galactosa a galactosa-1P.
La lactosuria es la presencia de lactosa en orina. Es frecuente en el embarazo
(sobretodo en el último trimestre), y en algunas enfermedades congénitas.
La pentosuria es un trastorno banal y muy poco frecuente, consiste en la falta de L-
xilulosa-deshidrogenasa que produce un déficit en la utilización de la vía de las
pentosas.
Otra afectación curiosa es la manoheptulosuria que se produce después de la
ingestión de gran cantidad de aguacates.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
50
APÉNDICE
*(1) La palabra quiral proviene del vocablo griego chiros que significa mano. Si
colocamos una de nuestras manos delante de un espejo veremos la imagen de la otra
mano. De la misma manera dos estereoisómeros son como imágenes especulares.
*(2) La dihidroxiacetona es una triosa (tiene tres átomos de carbono) y de estos tres
átomos de carbono ninguno es asimétrico. Efectivamente, los átomos de carbono de
los dos extremos no pueden serlo ya que son -CH2OH y el átomo central por el hecho
de ser una cetona es C=O y por lo tanto tampoco lo puede ser, (figura 1.3).
*(3) Las ondas que en esencia constituyen la luz, se consideran como unas
rapidísimas oscilaciones que de modo intermitente ejecutan los electrones de las
capas periféricas de los átomos del material que constituye la fuente luminosa, es
lógico suponer que las oscilaciones electrónicas de átomos diferentes, estén también
en planos diferentes, como sucede con la luz normal no polarizada. Si consiguiéramos
elaborar un dispositivo (polarizador), capaz de “filtrar” solamente aquellas ondas que
se propagan en un mismo plano y, por tanto, no permitiendo el paso de las que se
propagan en todos los demás planos, podríamos afirmar que la luz que sale de dicho
dispositivo es luz polarizada. Visto de esta manera se podrá definir la luz polarizada
del modo siguiente: “una luz que vibra en un sólo plano”, a diferencia de la luz
normal no polarizada, que lo hace en todos los planos.
*(4) En realidad los ángulos antedichos se refieren a la denominada rotación
específica representada por:
[ ]l··· 10020
cDαα =
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
51
siendo α el ángulo del plano de luz polarizada que ha conseguido hacer girar una
determinada sustancia que se encuentra a una determinada concentración (c)
expresada en g/dL, siendo ℓ la longitud óptica atravesada por la luz y expresada en
dm. El subíndice D se refiere al tipo de longitud de onda de la luz empleada, que en
este caso es la de 589,3 nm que corresponde a la luz emitida por el átomo de sodio y
denominada radiación D. El superíndice 20 se refiere a la temperatura de 20°C en la
cual se suelen hacer normalmente estos tipos de prácticas, aunque a veces se realizan
también a 25ºC.
*(5) La forma cristalina anhidra común de la glucosa es la α-D-glucosa, mientras que
si esta se disuelve en agua se convierte en una mezcla equilibrada formada por
aproximadamente 1/3 de α-D-glucosa, 2/3 de β-D-glucosa y una cantidad muy
pequeña de glucosa de cadena lineal, el paso de la forma α a la forma β o viceversa se
llama mutorrotación, proceso que cataliza el enzima mutorrotasa.
*(6) Un agente oxidante es aquel que acepta electrones, mientras que un agente
reductor es el que cede electrones.
*(7) El descubrimiento de la glucolisis por parte de los hermanos Hans y Eduard
Büchner en el 1897, significó un paso decisivo para perfilar el descubrimiento de
muchas otras vías metabólicas, pero el hecho quizás más importante fue cuando los
hermanos Büchner vieron de forma accidental, que la sacarosa se fermenta
conviertiéndose en etanol por la acción de extractos de levadura, demostrando por
primera vez que la fermentación podría tener lugar fuera de la célula viva, refutando
así todo aquello que establecían los dogmas vitalistas de la época de Pasteur (1860).
Se considera que con este descubrimiento se estableció el inicio de la bioquímica
moderna.
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
52
*(8) Consultar las unidades de la 1 a la 5 de la obra del mismo autor: Fundamentos y
Técnicas de Análisis Bioquímico, Técnicas Instrumentales, de la Editorial
Donostiarra.
*(9) Para comprender el funcionamiento íntimo de los métodos enzimáticos, desde el
punto de vista instrumental, consultar la unidad número 4 de la obra ya citada del
mismo autor.
*(10) La hexoquinasa también fosforila la manosa y la fructosa, pero estos azúcares
no están presentes en concentraciones suficientemente altas en el suero como para
ser significativas.
*(11) Se debe utilizar NADPH cuando el origen del enzima G6PDH procede de la
levadura, en cambio si su origen es bacteriano (Leuconostoc mesenteroides), se debe
utilizar en su lugar el NAD (nicotinamida-adenin-dinucleótido).
*(12) La dieta previa es fundamental debido a que una dieta pobre en hidratos de
carbono provoca una secreción de insulina muy baja y en estas condiciones la ingesta
abrupta de 75 gramos de glucosa produce curvas de glucemia falsamente patológicas,
especialmente en personas desnutridas y en las que padecen anorexia nerviosa. A este
fenómeno se le suele llamar “diabetes del hambre”.
__________________________________________________________
ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN
PRUEBA OBJETIVA DE SELECCIÓN ALTERNATIVA MÚLTIPLE
Sólo es válida una de las cuatro respuestas de cada pregunta.
1) El enzima responsable de la biosíntesis de la G6P a partir de la glucosa se llama:
a) fructoquinasa
b) hectokinasa
c) pentaquinasa
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
53
d) glucocinasa
2) Para determinar la fructosuria utilizaremos preferentemente una de las siguientes
pruebas:
a) Benedict
b) Somogyi-Nelson
c) Seliwanoff
d) hexoquinasa
3) Una de las siguientes sustancias puede interferir con la prueba de la glucooxidasa
para la determinación de la glucosuria:
a) Vitamina C
b) Vitamina D
c) Leche
d) Agua
4) El llamado reordenamiento de Amadori es el paso de:
a) glucosa y hemoglobina a aldimina
b) aldimina a cetoamina
c) cetoamina a aldimina
d) β-glucosa a β-hemoglobina
5) La peroxidasa en el método de Trinder, actúa sobre:
a) La orto-dianisidina
b) La β-glucosa
c) La D-glucono-δ-lactona
d) El peróxido de hidrógeno
6) Para valorar correctamente la glucemia basal es necesario tener en cuenta todas
las consideraciones siguientes excepto una:
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
54
a) mantener un ayuno previo de 8 a 12 horas
b) saber si la muestra proviene de sangre venosa o de sangre capilar
c) conocer los límites de la técnica practicada
d) mantener un ayuno previo a la extracción de 8 a 12 horas y administrar
glucosa oral 30 minutos antes de la extracción (75 gramos)
7) Una cetopentosa tiene:
a) 16 centros asimétricos
b) 8 isómeros
c) 32 estereoisómeros
d) 2 centros quirales
8) La vía alternativa de las pentosas proporciona:
a) NADP+
b) NADH
c) poder oxidante
d) NADPH
9) La acción del glucagón es:
a) Estimular la glucogenolisis y la gluconeogénesis
b) Estimular la glucogénesis y la glucolisis
c) Estimular la glucogenolisis e inhibir la neoglucogénesis
d) Inhibir la glucogenolisis y estimular la vía de las pentosas
10) La presencia de cualquier tipo de hidrato de carbono en orina se denomina:
a) glucosuria
b) melituria
c) pentosuria
d) fructosuria
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
55
PROBLEMAS
1) La D-Sedoheptulosa es una cetoheptosa, calcular el número de estereoisómeros de
dicha molécula.
2) La concentración de glucosa de una muestra de sangre total es de 130 mg/dL. Se
desea saber que concentración de glucosa tendría una muestra de plasma del
mismo individuo.
3) Una muestra se suero tiene una concentración de glucosa de 180 mg/dL. Calcular
la concentración de glucosa en sangre total del mismo indiciduo.
4) Mediante un polarímetro se determina la rotación óptica de una solución que
contiene L-arabinosa, (en la que se encuentran en equilibrio las formas α y β),
siendo de +26,8°. El tubo del polarímetro tiene 10 cm de longitud a 25°C. Calcular
la concentración de L-arabinosa en dicha solución, expresada en mg/mL,
sabiendo que el valor para este caso de [α]D25 es de +105°.
5) Mediante un estándar de glucosa de 100 mg/dL se desea determinar la glucemia a
partir de una muestra de suero sanguíneo por el método de la hexoquinasa.
Diséñese el procedimiento a emplear y calcular la concentración de glucosa de la
muestra expresada en unidades S.I (mmol/L) y compárese el resultado con los
valores normales.
Datos: Absorbancia de la muestra (Ax) = 0,613; absorbancia del estándar (Ap) =
0,541; factor de conversión de unidades S.I. = 0,0555; valores normales en suero
o plasma: 3,33 a 5,55 mmol/L.
6) Mediante la técnica RIA se pretende determinar la concentración de insulina de
una muestra, para ello se prepara un conjunto de seis soluciones estándar de
insulina de factor de dilución 2, a partir de un tubo inicial de concentración 800
μU/mL. a) Completar la tabla que se describe a continuación. b) Construir la
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
56
curva de calibración. c) Hallar la ecuación general de la curva. d) Calcular la
concentración de insulina para un valor del 70 % de la relación B/Bmáx que
proporciona el contador de centelleo a partir de la muestra.
Reactantes Productos Nº
Estándar
[Ag] [Ag*] [Ac] [AgAc] [Ag*Ac] [Ag*]p B/Bmáx B/F
1 0 200 100 0 100 100 1 1
2 200 100
3 200 100
4 200 100
5 200 100
6 200 100
7 800 200 100
CRITERIOS Y ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN
Definir la estructura química de los glúcidos, clasificándolos según ésta. Describir las funciones más importantes de los glúcidos Describir el proceso de absorción de los hidratos de carbono Describir las vías metabólicas fundamentales de los glúcidos Enumerar los principales factores que intervienen en la regulación del
metabolismo de los hidratos de carbono Enumerar los métodos de determinación de la glucemia, diferenciando entre
métodos químicos y métodos enzimáticos Enumerar los métodos cualitativos de determinación de glucosa en orina Describir el procedimiento de medida de la hemoglobina glucosilada Describir el proceso de cuantificación de insulina en plasma por RIA Definir la utilidad de las determinaciones de péptido C y de glucagón en sangre
con relación a las distintas patologías Definir el papel de la determinación de los anticuerpos contra la insulina en el
diagnóstico de la diabetes mellitus Describir el proceso de la prueba de la tolerancia oral a la glucosa y su utilidad
diagnóstica Describir los procesos patológicos más comunes con relación a los patrones de
alteración del metabolismo de los glúcidos
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
Fundamentos y Tècnicas de Análisis Bioquímico. Química Clínica. Marcel Sayol
57
PROPUESTA DE ACTIVIDADES DE REFUERZO
Contestar detalladamente a las siguientes preguntas:
¿Qué diferencia existe entre la configuración D o L de un hidrato de carbono y su capacidad dextro o levorrotatoria?
¿Cuáles son las formas isoméricas posibles de la fructosa? ¿Cuáles son los propósitos biológicos de la vía de las pentosas? ¿Cuál es la diferencia o diferencias esenciales entre los métodos químicos y los
métodos enzimáticos para la determinación de la glucosa? ¿Cuáles son las técnicas empleadas en el procedimiento de medida de la
hemoglobina glucosilada? ¿Cuáles son los métodos para la separación de los antígenos libres en la técnica
RIA? ¿Qué criterios definen el diagnóstico de diabetes mellitus por medio de la curva de
tolerancia oral a la glucosa? ¿Preguntas?: msayol@xtec.cat
Registro de la Propiedad Intelectual. Número de asiento registral: 02/2006/4401
top related