24.6: Cuerpos Cetónicos y Cetoacidosis

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Objetivos de aprendizaje

Describir la estructura y función de los cuerpos cetónicos.

En el hígado, la mayor parte del acetil-CoA obtenido de la oxidación de ácidos grasos se oxida por el ciclo del ácido cítrico. Sin embargo, algunos de los acetil-CoA se utilizan para sintetizar un grupo de compuestos conocidos como cuerpos cetónicos: acetoacetato, β-hidroxibutirato y acetona. Dos moléculas de acetil-CoA se combinan, en una inversión del paso final de la β-oxidación, para producir acetoacetil-CoA. El acetoacetil-CoA reacciona con otra molécula de acetil-CoA y agua para formar β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA, que luego se escinde en acetoacetato y acetil-CoA. La mayor parte del acetoacetato se reduce a β-hidroxibutirato, mientras que una pequeña cantidad se descarboxila a dióxido de carbono y acetona.

El acetoacetato y β-hidroxibutirato sintetizados por el hígado son liberados en la sangre para su uso como combustible metabólico (para ser convertido de nuevo en acetil-CoA) por otros tejidos, particularmente el riñón y el corazón. Así, durante la inanición prolongada, los cuerpos cetónicos proporcionan alrededor del 70% de los requerimientos energéticos del cerebro. En condiciones normales, los riñones excretan aproximadamente 20 mg de cuerpos cetónicos cada día, y los niveles sanguíneos se mantienen en aproximadamente 1 mg de cuerpos cetónicos por cada 100 mL de sangre.

En la inanición, diabetes mellitus y ciertas otras afecciones fisiológicas en las que las células no reciben suficientes cantidades de carbohidratos, la tasa de oxidación de los ácidos grasos aumenta para proporcionar energía. Esto conduce a un aumento en la concentración de acetil-CoA. El aumento de acetil-CoA no puede ser oxidado por el ciclo del ácido cítrico debido a una disminución en la concentración de oxaloacetato, que se desvía a la síntesis de glucosa. En respuesta, la tasa de formación de cuerpos cetónicos en el hígado aumenta aún más, a un nivel muy superior al que pueden usar otros tejidos. El exceso de cuerpos cetónicos se acumula en la sangre y en la orina, condición que se conoce como cetosis. Cuando la acetona en la sangre llega a los pulmones, su volatilidad hace que sea expulsada en la respiración. El olor dulce de la acetona, característica de la cetosis, se nota frecuentemente en el aliento de pacientes severamente diabéticos.

Debido a que dos de los tres tipos de cuerpos cetónicos son ácidos débiles, su presencia en la sangre en cantidades excesivas abruma a los tampones sanguíneos y provoca una marcada disminución del pH de la sangre (a 6.9 desde un valor normal de 7.4). Esta disminución en el pH conduce a un padecimiento grave conocido como acidosis. Uno de los efectos de la acidosis es una disminución en la capacidad de la hemoglobina para transportar oxígeno en la sangre. En la acidosis moderada a severa, la respiración se vuelve dificultosa y muy dolorosa. El cuerpo también pierde líquidos y se deshidrata a medida que los riñones intentan deshacerse de los ácidos eliminando grandes cantidades de agua. La disminución del suministro de oxígeno y la deshidratación conducen a la depresión; incluso la acidosis leve conduce a letargo, pérdida de apetito y una sensación generalmente descompuesta. Los pacientes no tratados pueden entrar en coma. En ese punto, es necesario un tratamiento rápido si se quiere salvar la vida de la persona.