metabolismo 410 dr. victor absalón medina universidad de pennsylvania

Metabolismo 410Dr. Victor Absalón MedinaUniversidad de Pennsylvania

El Inicio En 1783, Laplace y

Lavoisier diseñaron el calorímetro.

El calor producido se midió en base al hielo derretido.

La integración de la nutrición, bioquímica y fisiología se denominó Metabolismo.

Dinámica del Metabolismo

Energía total100%

Energía fecal30%

Energía digestible

70%

Energía urinaria y

gas10%

Energía metabolizable

60%

Incremento calórico

20%

Energía Neta40%

Partición de energía

Absorción de nutrientes

Ingesta de nutrientes

UtilizaciónTisular

MantenimientoReservas corporales

FetoGlándula mamariaCrecimiento

Homeostasis Mantenimiento del

equilibrio fisiológico.

Termorregulación

Insulina

Homeostasis de la glucosa

IngestaGlucosa

en plasma

Secreción de

insulina

Insulinaen

plasma

Acción celular

Absorción de

glucosa

Receptores deInsulina

Respuesta celular a insulina

-+

Homeorhesis “Cambios

orquestados o coordinados en el metabolismo de tejidos corporales necesarios para mantener un estado fisiológico” (Bauman y Currie, 1980).

Redirección de nutrientes para mantener procesos fisiológicos dominantes: Gestación Lactación

Relación entre homeorhesisy homeostasis

Reserva de

Nutrientes

Glándula mamaria

Tejido adiposo

+

+

Reserva de

Nutrientes

Glándula mamaria

Tejido adiposo

+

-

Procesos fisiológicos

alterados de manera crónica pero al mismo

tiempo manteniendo condiciones

estables

Ejemplos de adaptación aplicados al concepto de homeorhesis

Ejemplos de adaptación aplicados al concepto de homeorhesis

Lactancia Gestación Crecimiento Pubertad Senescencia Desnutrición

crónica Enfermedad

crónica

Hibernación Postura de huevos Anorexia Ciclos

estacionales Ejercicio Estrés Lista parcial

¿Como se regula la partición de nutrientes? Homeostasis

Mantenimiento agudo del equilibrio fisiológico

Homeorhesis Coordinación crónica

del metabolismo de los tejidos corporales en para mantener un proceso fisiológico dominante

Elefante marino Hembra= 425 kg Cría= 25kg al nacer (ganancia 3-

4 kg/d)

Lactancia 30 días 5-6 kg/leche/d Leche:44% grasa y 12%

proteína Reservas corporales

Hembra privada de alimento y agua durante lactancia

Perdida de un 44% de peso corporal equivalente a 58% grasa y 14% tejido magro

Dinámica del metabolismo:Somatotropina en el control homeorhético

Proteína de ~191 AA

Especifica a cada especie

Mejora rendimiento Carne magra Leche

Somatotropina

Tejido Mamario

Tejido Adiposo

Tejido Hepático

Sistema Inmunológico

Otros

Efectos directos de ST Tejido Adiposo

Respuesta a insulina Lipogénesis

Respuesta a epinefrina Lipólisis

Etherton y Bauman, 1998 (Review)

Ejemplo: glucosa y bST Rumiantes obtienen glucosa

vía gluconeogénesis hepática

bST aumenta la demanda de glucosa debido a un incremento en lactosa (glucosa + galactosa) y grasa (glicerol + NADPH)

¿Cómo responde la vaca a la inducción de un aumento en los requerimientos de glucosa por medio de bST sin resultar en hipoglicemia y cetosis?

Cambios Absorción y utilización

glándula mamaria Gluconeogénesis hepática Absorción y utilización

muscular Oxidación de glucosa

corporal Resultado

Aumento en la síntesis de leche

Homeostasis de la glucosa se mantiene

Producción de leche

Etherton y Bauman, 1998 (Review)

Efectos indirectos bST Mediados por IGF

Crecimiento Reducción AA oxidados Mayor utilización de AA

Lactancia Mejor mantenimiento

de las células secretoras Síntesis de leche

mejorada

IGF

Paradoja

Reserva de Nutrientes

GlándulaMamaria

Tejido Adiposo

ST

IGF System

+

-

Reserva de Nutrientes

GlándulaMamaria

Tejido Adiposo

ST

IGF System

+

-

Reserva de Nutrientes

GlándulaMamaria

Tejido Adiposo

ST

X

+

-

Balance Nutricional + -

Aminoácidos Esenciales

His, Iso*, Leu*, Lys*, Met*, Phe, Thr, Try,Val*

No-esenciales Ala*, Arg*, AspAc, Cys, GluAc,

Glu*, Gly, Pro, Ser*, Tyr*, Asp, SelCys*

Definiciones: Deficiencia Desbalance

Retardo crecimiento Lys, Thr Met (bajos)

Antagonismo Lys Arg

Arg Indispensable en crecimiento Sistema inmunológico (NO)

Toxicidad Phe

400% niveles requeridos

Lehninger, Princ of BioChem

Carbohidratos No estructurales (NFC)

Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Maltosa Amilasa Amilo pectina (almidón) Glucógeno (almidón animal)

Estructurales (FC) Celulosa Hemicelulosa Pectinas

Lehninger, Princ of BioChem

Carbohidratos conjugados Glucosaminoglicanos

Acido hialurónico Liquido sinovial Humor vítreo Matriz extracelular Células del cumulus

Sulfato de condroitina Contribución hacia los tejidos

cartilaginosos, tendones, ligamentos y paredes celulares

Sulfato de heparina Producido por leucocitos Propiedad de anticoagulación

Lehninger, Princ of BioChem

Efectos a nivel señalización celular

Dietas glucogénicas O-linked

glycosilation Residuos Serina o

Threonina Dietas amoniagénicas

N-linked nitration Residuos Serina o

Threonina

Lehninger, Princ of BioChem

Utilización de los carbohidratos

Lehninger, Princ of BioChem

Lípidos Grasas

Un rango diverso de compuestos con grupos no polares

Tres clases Lípidos neutros Fosfolípidos Esteroles

Porcentaje de calorías dietéticas en forma de grasa Actual

Humanos 30-40% Bovinos, cerdos,

aves: 2-6% Recomendado

Humanos < 30% Rumiantes < 6-8%

Importancia de los lípidos en los alimentos Calidad

Sabor, aroma, textura, sensación en la boca Nutrición

Recurso energético Estructura celular Vitaminas liposolubles

Biológico Vitaminas A, D, E y K Características de la membrana celular Colesterol para la Vit D3, cortico esteroides, ácidos

biliares Moléculas de señalización: eicosanoides

Función Triglicéridos

Energía de reserva Fosfolípidos,

glucolípidos, esteroides Estructura y función

celular Ácidos grasos

esenciales Omega 3

LT, PG3, TX Omega 6

LT, PG1, PG2, TX

TRANS-FATS Arterioesclerosis y

enfermedades cardiovasculares

HDL-Colesterol Total Colesterol/HDL-

Colesterol LDL-Colesterol Aumento

Enfermedades cardiovasculares

Ácidos Grasos Trans (TFA) Aumento de riesgo en

enfermedades cardiovasculares por consumo

FDA requirió añadir % TFA en la información nutricional

PHVO 40-50% TFA Lípidos derivados de

rumiantes 3-5% TFA Isómeros TFA derivados de

subproductos rumiantes son distintos a los de PHVO

Digestión de grasas en rumiantes

Hidrólisis de glicerol Lipasas bacterianas

Biohidrogenación de ácidos grasos Ácidos grasos

insaturados toxicas para las bacterias Isomerasas Hidrolasas

β oxidación de ácidos grasos saturados

4 pasos básicos

Lehninger, Princ of BioChem

β oxidación de ácidos grasos insaturados

Con 1 posición cis Con 2 posiciones cis

Oxidación de ácidos grasos con cadenas nones

Metabolismo hepático Serie de reacciones

que necesitan 3 enzimas extra

Cofactores Importantes Biotina Co-enzima B12 Cobalto

Derivada de la vitamina B12

Conjugado a un mineral esencial

Lehninger, Princ of BioChem

Mecanismo de sensación de nutrientes

Lehninger, Princ of BioChem

Contribución de los

diferentes substratos de

energía al ciclo de Krebs y fosforilación

oxidativa

Agradecimientos Dr. Roberto W. Blake por su atenta

invitación a participar en el curso taller en la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

Dr. Dale E. Bauman y Richard E. Austic de la Universidad Cornell, por proporcionar conocimientos fundamentales en metabolismo.