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XXIII Congreso de Investigación CUAM-ACMor La respiración celular y su efecto en el procesamiento del alcohol: un modelo cinético Autores: Santiago Arrangoiz Arriola, Valeria Orozco Bilesio, Karla E. Aguirre Segura, Juan Carlos Gómez Carrera Profesor: Dr. Carlos Peña Malacara. Asesora: Dra. Brenda Valderrama Blanco Escuela de procedencia: Colegio Marymount Área: Ciencias Biológicas y de la Salud – Indagación Bibliográfica Proyecto con apoyo externo (nivel preparatoria) Antecedentes De acuerdo con la Secretaría de Salud, en México hay tres millones de adictos al alcohol, quienes están en riesgo de desarrollar cirrosis, y de éstos últimos, 70% pueden sufrir trastornos de las funciones cerebrales.1 Y no solo esto, el alcoholismo es una enfermedad que tiene repercusiones no solo a corto plazo (delirios, comportamiento violento, etc.), sino también a largo plazo: gastritis, indigestión, úlcera estomacal, trastornos hormonales, impotencia sexual, desnutrición, avitaminosis, desarrollo de enfermedades infecciosas frecuentes, esofagitis, pancreatitis, pérdida de la visión y disfunción eréctil.2 La cirrosis es la sexta causa de muertes en México y la tercera en hombres entre los 15 y los 64 años. De acuerdo con el Dr. D. Kershenobich, 20.3% de las muertes en México son debido a esta enfermedad.1 La cirrosis es una condición que ataca directamente al hígado- un órgano de suma importancia para el cuerpo humano, el cual se encarga de sintetizar enzimas y de la metabolización de drogas, medicamentos y alcohol. Esta enfermedad ocurre cuando existe un daño acumulado en el hígado que se caracteriza por la formación de cicatrices en el tejido hepático y por la disminución del mismo. Estos cambios interfieren con la estructura y funcionamiento normal del hígado, ocasionando serias complicaciones en la circulación de la sangre a través de dicho órgano y en sus funciones.3 Entre las funciones del hígado se encuentra el tema principal de este proyecto: el metabolismo del etanol mediante la producción de la enzima alcohol deshidrogenasa. Esta enzima se encarga de transformar el alcohol que ingerimos (etanol) en un aldehído (acetaldehído). Debido a su reactividad, el acetaldehído es una de las principales sustancias que dañan y desequilibran al hígado.4 En pocas palabras, el acetaldehído es uno de los culpables del desarrollo de la cirrosis. La ingesta de alcohol induce la producción de la alcohol deshidrogenasa y, como producto de la reacción, la acumulación del acetaldehído. El acetaldehído es metabolizado en el hígado por la aldehído deshidrogenasa, la cual lo transforma a ácido acético, un compuesto inocuo. Ambas reacciones se clasifican como deshidrogenaciones e involucran la oxidación de los sustratos mediante la remoción de un átomo de hidrógeno (un protón y un electrón). Las enzimas no pueden llevar a cabo las deshidrogenaciones sin un cofactor, en este caso el NAD+ (Nicotinamida adenina dinucleótido). La función de esta molécula es recibir un átomo de hidrógeno del sustrato, convirtiéndose en NADH, y transferirlo al receptor final en la cadena respiratoria: el oxígeno. 5, 6, 7, 8 XXIII Congreso de Investigación CUAM CUAM-ACMor La respiración celular y su efecto en el procesamiento del alcohol: un modelo cinético El metabolismo es la suma de todas las tr transformaciones ansformaciones de materia y energía que ocurren en una célula. La velocidad a la que ocurren estas transformaciones depende de dos factores: la tasa de velocidad con las que las enzimas actúan y de la concentración de los substratos y productos. La veloci velocidad dad a la cual ocurre la transformación de etanol a ácido acético se podría estimar si se conoce la tasa de velocidad de las dos enzimas involucradas y las concentraciones de los substratos, intermediarios y productos finales, incluyendo al NAD+ y al NADH. El objetivo de este proyecto es elaborar un modelo donde, tomando en cuenta los datos que documentan la velocidad del metabolismo del alcohol, se proponga una estrategia que acelere las descomposiciones del etanol y del acetaldehído mediante un incremento en la respiración. Hipótesis Acelerando la tasaa respiratoria se disminuirá el nivel de alcohol en el cuerpo (reducción del estado de ebriedad) y se logrará prevenir daños a largo plazo. Objetivo general • Desarrollar un modelo sobre el efecto de la tasa respiratoria en el metabolismo del alcohol en el hígado humano. Objetivos específicos • Compilar toda la información existente sobre las tasas de velocidad de las enzimas alcohol deshidrogenasa hidrogenasa y acetaldeh acetaldehído deshidrogenasa, así como información sobre la concentración de todos los sustratos, intermediarios y productos de sus reacciones en el hígado. • Demostrar, mediante un modelo cinético, que el aumento de actividad respiratoria tendrá un efecto catalizador en la transformación del etanol en ácido acético, disminuyendo la concentración del acetaldehído. • Generar recomendaciones para disminuir el efecto agudo de la ingesta de alcohol que podrían reducir el riesgo de daño hepático a largo plazo. Marco teórico XXIII Congreso de Investigación CUAM-ACMor La respiración celular y su efecto en el procesamiento del alcohol: un modelo cinético Metodología Investigar: • Constantes catalíticas (tasas de velocidad y constantes de disociación) de las enzimas alcohol deshidrogenasa y aldehído deshidrogenasa. • Concentraciones de las enzimas alcohol deshidrogenasa y aldehído deshidrogenasa en el hígado humano. • Concentraciones de todos los sustratos, cofactores y productos de ambas reacciones (etanol, acetaldehído y ácido acético, NAD+ y NADH). • Crear un modelo cinético tomando en cuenta las cadenas de reacciones y las constantes. Este modelo mostrará cómo los cambios en la velocidad de respiración celular afectan a las tazas de transformación de todas las moléculas involucradas. Resultados esperados Un modelo cinético que muestre cómo la respiración celular afecta a la cantidad de etanol consumido y a las cantidades resultantes de acetaldehído y acido acético, así como los tiempos de procesamiento y las concentraciones de los productos finales. Bibliografía 1) Anónimo. La Secretaría de Salud advierte sobre los riesgos y daños de esta enfermedad. Recuperado el 20 de Febrero de 2012, desde http://www.esmas.com/salud/home/noticiashoy/381930.html# 2) Sola, B. El alcoholismo ocasiona diversas y graves enfermedades y muchos problemas familiares, emocionales, laborales y legales, gastos innecesarios y hasta impotencia sexual. Recuperado el 20 de Febrero de 2012, desde http://www.esmas.com/salud/saludfamiliar/adicciones/372864.html# 3) Dr. Alejandro Soza. Cirrosis hepática. Recuperado el 20 de febrero de 2012, desde http://hepatitis.cl/617/cirrosis 4) Laura Tello Zúñiga. Efecto del consumo de alcohol en el metabolismo. Recuperado el 27 de febrero de 2012, desde http://www.monografias.com/trabajos36/efecto-del-alcohol/efecto-del-alcohol.shtml 5) Anónimo. Alcohol deshidrogenasa. Recuperado http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol_deshidrogenasa el 27 de Febrero de 2012, desde 6) Sanchis Fortea, M., Cuevas Badenes, J., Sanchis Arnau, A. Enzimas del metabolismo del etanol: su posible contribución a la predisposición genética del alcoholismo. Recuperado el 27 de Febrero de 2012 desde http://www.adicciones.es/files/sanchis.pdf 7) Landa, N. Psicopatología, Trastornos de Personalidad y Déficit Neuropsicológicos en el Alcoholismo. Recuperado el 3 de Marzo de 2012, desde http://es.scribd.com/Edguitar0477/d/63253710/41-Laaldehido-Deshidrogenasa-ALDH 8) Wikipedia. Nicotinamida adenina dinucleótido. Recuperado el 5 de Marzo de 2012 desde http://es.wikipedia.org/wiki/NADH
