Lic. José Manuel Arriaga Romero, Q.B. Clasificación de los carbohidratos De acuerdo con su estructura química los carbohidratos pueden clasificarse en: Simples ○ Monosacáridos Glucosa Fructosa Galactosa ○ Disacáridos Formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos - Lactosa - Maltosa - Sacarosa ○ Oligosacáridos Polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos ○ Polisacáridos complejos Están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples Función - De reserva - Almidón - Glucógeno - Dextranos - Estructural - Celulosa - Xilanos. Monosacáridos Llamados también azúcares sencillos Hexosas (moléculas de 6 carbonos) ○ Glucosa Es la más abundante Constituye la unidad estructural básica más común de los otros carbohidratos más complejos ○ Fructosa Monosacáridos Pentosas (5 carbonos) ○ No tienen importancia nutricional ○ Son constituyentes de compuestos metabólicamente esenciales en el organismo Ribosa Desoxirribosa) Glucosa También llamada dextrosa por ser dextrorrotatoria [D(+)-Glucosa] Está presente en la sangre humana en concentración de 65-100mg/100ml Es posiblemente el producto natural más abundante Se encuentra como polisacárido en el almidón, la celulosa y el glucógeno Glucosa También aparece combinada como disacárido Sacarosa (fructosa y glucosa) ○ Azúcar común Lactosa (galactosa y glucosa) ○ Leche de todos los mamíferos Fructosa Es una cetohexosa Entre los azúcares es el compuesto más dulce Es más edulcorante que la sacarosa, en la que se encuentra enlazada con la glucosa Se encuentra libre en la miel y en muchas frutas Funciones de los carbohidratos Función energética Cada gramo de carbohidratos aporta una energía de 4 Kcal Aportan el combustible necesario para realizar las funciones orgánicas, físicas y psicológicas de nuestro organismo Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia más simple Funciones de los carbohidratos Función organoléptica La sacarosa, y en grado menor la fructosa y la glucosa, confieren sabor dulce a los alimentos Los almidones y las pectinas les confiere textura, tanto en forma natural como procesada Funciones de los carbohidratos Función metabólica La glucosa es de suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central (SNC) ○ Diariamente, el cerebro consume más o menos 100g de glucosa ○ En estado de ayuno, el SNC recurre a los cuerpos cetónicos como fuente de energía ○ En condiciones de hipoglucemia el cerebro se ve seriamente amenazado Funciones de los carbohidratos Ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas La fermentación de la lactosa ayuda a la proliferación de la microbiota bacteriana intestinal favorable Fuentes de la glucosa sanguínea Fuente exógena Carbohidratos de la dieta ○ Digestión de Polisacáridos - Almidón - Glucógeno Disacáridos - Sacarosa - Maltosa - Lactosa Glucoproteínas Fuentes de la glucosa sanguínea Fuente endógena Glucógeno hepático Gluconeogénesis Digestión y absorción Digestión de los carbohidratos La digestión de los carbohidratos ocurre en la boca y en el intestino delgado ○ Boca Las glándulas salivales secretan α-amilasa, la cual inicia la hidrólisis del almidón Da como productos finales maltosa, algo de glucosa y dextrinas (oligosacáridos de unos 8 residuos de glucosa) Digestión y absorción ○ Estómago Cuando el bolo alimenticio llega al estómago y se impregna de ácido clorhídrico, la αamilasa salival se inactiva ○ Intestino delgado La digestión de los carbohidratos continúa en el intestino delgado El bicarbonato secretado por el páncreas neutraliza el material alimenticio proveniente del estómago La degradación es catalizada por la α-amilasa pancreática La α-amilasa hidroliza el almidón a maltosa, maltotriosa y dextrinas Las dextrinasas del intestino delgado catalizan la hidrólisis de las dextrinas desde el extremo no reductor para liberar glucosa. Los disacáridos se hidrolizan en el borde en cepillo de la mucosa intestinal, mediante α-D glucosidasas específicas (maltasa y sucrasa) y β glucosidasa (lactasa) La digestión de los disacáridos y la absorción de los azúcares se lleva a cabo en el borde en cepillo, principalmente en la región superior del yeyuno Absorción intestinal de los carbohidratos El mecanismo por el cual se absorben los azúcares en el intestino es complejo y no se conoce por completo La mayoría de las pentosas atraviesan la barrera intestinal por difusión simple Existen tres clase principales de transporte de azúcares ○ Mecanismo facilitado (equilibrado) Eritrocitos ○ Sistemas sensibles a hormonas Músculo y tejido adiposo ○ Sistemas de transporte acoplado al Na+ - Intestino y tejidos renales La glucosa entra a las células del cuerpo a través de transportadores tipo GLUT ○ Son proteínas localizadas en las membranas celulares ○ Realizan el proceso por difusión facilitada Se han descrito por lo menos 12 proteínas transportadoras de glucosa (GLUT) ○ Son una familia de proteínas con una secuencia determinada, codificada por diferentes genes ○ Tienen una estructura en común de 12 zonas hidrófobas que permanecen en contacto con la membrana de la célula ○ Las terminaciones amino en un extremo y carboxilo en otro extremo son extra citoplásmicas El principal transportador de monosacáridos (glucosa, galactosa y manosa) en el intestino delgado es el SGLUT-1 (SodiumGlucose Transporter – 1) ○ Proteína que co-transporta 2 iones Na+ y una molécula de glucosa a razón de unas 1,000 moléculas/segundo ○ Se organiza en forma de 14 alfa-hélices que cruzan la membrana plasmática la misma cantidad de veces Una vez absorbidos, los monosacáridos (galactosa, fructosa y glucosa) pasan al sistema porta para dirigirse al hígado Después son transportados a los diferentes tejidos para su uso ○ Cerebro 100-200 g/día ○ Eritrocitos, plaquetas, leucocitos y músculo 50 g/día ○ Tejido adiposo y riñones Alrededor de 20-30 g/día La glucosa es utilizada por las células para ○ Producir energía Su oxidación completa puede generar hasta 38 moléculas de ATP ○ Almacenarse como glucógeno Por glucogénesis ○ Transformarse en grasa El acetil-CoA derivado de la descarboxilación oxidativa del piruvato puede ser utilizado para sintetizar ácidos grasos Glucosa a partir del glucógeno hepático El proceso recibe el nombre de glucogenólisis Eventos previos Post absorción, la concentración de glucosa sanguínea varía entre 80 y 100 mg/dl Entre los 30 y 60 minutos después de la ingestión de una comida rica en carbohidratos, la glucosa puede elevarse entre 120 a 160 mg/dl Glucosa a partir del glucógeno hepático La sobrecarga de glucosa estimula al páncreas a producir insulina ○ Facilitación del ingreso de glucosa a las células para su metabolismo Cuando se ha satisfecho la demanda energética, el excedente de glucosa se convierte en glucógeno en el hígado ○ A las 2 horas, el nivel de glucosa se normaliza Al agotarse la glucosa sanguínea proveniente de la dieta, los niveles se mantienen constantes por liberación de glucosa del glucógeno hepático (glucogenólisis) Durante el ayuno, los niveles se mantienen entre 60 y 70 mg/dl Niveles menores dan origen a la hipoglicemia, la cual puede tener consecuencias serias para la salud Para evitar esto, por estímulo de la hipoglicemia, el páncreas libera glucagón ○ Hormona que estimula la glucogenólisis Con ayunos más prolongados (de 12 a 18 horas) Se agota el glucógeno Se estimula la producción de glucosa a partir de otras fuentes endógenas (gluconeogénesis) Gluconeogénesis Es la producción de glucosa a partir de compuestos diversos Por conversión directa a partir de aminoácidos y propionato Por reconversión en el hígado y los riñones de productos intermedios del metabolismo de la glucosa Gluconeogénesis En el ayuno prolongado, la fuente principal de energía es el catabolismo de los lípidos Fundamental para la susbsistencia en la inanición ○ Producción de glucosa a partir del catabolismo de lípidos y proteínas ○ De lo contrario se desarrolla marasmo Pérdida visible de tejido adiposo y masa muscular - Personas de piel y hueso Aplicaciones clínicas de la medición de la glucosa sanguínea Diagnóstico de desórdenes asociados a la hiperglicemia Diabetes mellitus tipo 1 ○ Deficiencia de insulina de origen autoinmune o idiopático Diabetes mellitus tipo 2 ○ Resistencia a la insulina, con deficiencia en su secreción Diabetes mellitus gestacional Diabetes de otros tipos ○ Defecto genético del funcionamiento de las células beta ○ Defecto genético en la acción de la insulina ○ Enfermedades del páncreas exócrino ○ Endocrinopatías ○ Inducida por drogas o agentes químicos ○ De origen infeccioso ○ Formas no comunes de diabetes de origen inmune ○ Síndromes genéticos algunas veces asociados con diabetes Diagnóstico de hipoglicemia Hipoglicemia reactiva ○ Ficticia Administración excesiva de insulina ○ Reducción de la gluconeogénesis secundaria a la ingesta de alcohol ○ Hipoglicemia post prandial Individuos con cirugía gastrointestinal Diabéticos medianos Hipoglicemia del ayuno o espontánea ○ Exceso en la producción de insulina (insulinomas) ○ Producción de sustancias con actividad similar a la de la insulina ○ Disfunción hepática ○ Deficiencia de glucocorticoides ○ Sepsis ○ Disminución de la reserva de glucógeno Pruebas diagnósticas Diabetes mellitus Glucosa al azar ○ ≥ 200 mg/dl Glucosa en ayunas ○ Normal ○ Deficiencia en la tolerancia a la glucosa ○ Diabetes mellitus 70 - 100 mg/dl 101 – 125 mg/dl ≥ 126 mg/dl Pruebas diagnósticas Glucosa urinaria ○ Positiva cuando los niveles séricos son mayores a 160-180 mg/dl Glucosa 2 horas postprandial ○ Normal ○ Deficiencia en la tolerancia a la glucosa ○ Diabetes mellitus < 140 mg/dl 140-199 mg/dl ≥ 200 mg/dl Pruebas diagnósticas Test de tolerancia a la glucosa oral ○ Valores de 150 mg/dl o más, entre los 30 y 60 minutos después de la ingesta de cantidad estandarizada de glucosa ○ Niveles dentro del rango normal a las dos horas ○ Hay tendencia a tener valores levemente por debajo de los del ayuno, pero retornan a la normalidad a las 3 horas Pruebas diagnósticas Test para tamizaje de diabetes gestacional ○ Ingesta de 50 g de glucosa en cualquier momento ○ Normal ˂ 140 mg/dl ○ Diabetes gestacional ≥ 140 mg/dl Hemoglobina glicosilada ○ Paciente diabético controlado ≤ 7% ○ Paciente diabético no controlado ˃ 7% Microalbuminuria ○ Tratable ○ No tratable ˂ 300 mg/día ≥ 550 mg/dl Muestras clínicas utilizadas para medir glucosa Muestra Sangre completa ○ Útil para el monitoreo de glucosa con dispositivos portátiles ○ Fácil obtención de la muestra ○ Presenta varios inconvenientes por interferencias fisiológicas Niveles de glucosa de 10% a 15% menores que en plasma o suero Plasma/suero ○ Es la muestra de elección ○ Proporciona valores más precisos Hay diferencia en el contenido de agua entre el plasma o suero y la sangre completa ○ Niveles de glucosa más altos en suero/plasma de sangre capilar o arterial que de venosa En ayunas alrededor de 3 mg/dl más alta Entre 15 a 90 minutos luego de ingerir una carga de carbohidratos alrededor de 32 mg/dl más alta Líquido cefalorraquídeo ○ Nivel de glucosa entre 60% a 75% del valor en suero/plasma El SNC demanda bastante glucosa ○ Útil para en el diagnóstico de: Meningitis bacteriana, tuberculosa o fúngica Hipoglicemia sistémica Otras enfermedades del SNC Niveles de glucosa menores a 40 mg/dl pueden ser secundarios a - Deficiencia de transporte desde el plasma - Incremento de su utilización por el cerebro - Incremento de su utilización por bacterias, leucocitos o células neoplásicas ○ Debe medirse la glucosa inmediatamente Ventajas del suero/plasma sobre la sangre completa ○ No hay interferencia por el hematocrito y eritrocitos Con Ht incrementado disminuye el nivel de glucosa por disminución del contenido acuoso Los eritrocitos contienen sustancias reductoras diferentes a la glucosa que interfieren con métodos reductores ○ No se requiere el uso de preservantes