7.1: Vía de pentosa fosfato
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Funciones oxidativas y no oxidativas
Hay dos partes de la vía que son distintas y pueden regularse de forma independiente. La primera fase, o fase oxidativa, consiste en dos oxidaciones irreversibles que producen NADPH. Como se señaló anteriormente, se requiere NADPH para la desintoxicación reductora y la síntesis de ácidos grasos. (El NADPH no se oxida en la ETC.) En el glóbulo rojo, esto es extremadamente importante ya que la vía PPP proporciona la única fuente de NADPH. El NADPH es esencial para mantener niveles suficientes de glutatión reducido en el glóbulo rojo. El glutatión es un tripéptido comúnmente utilizado en los tejidos para desintoxicar los radicales libres y reducir la oxidación celular.
La fase no oxidativa de la vía permite la conversión de ribulosa 5-fosfato en ribosa 5-fosfato, la cual es necesaria para la síntesis de nucleótidos (figura 7.1). Todas estas interconversiones en la vía no oxidativa son reversibles y utilizan las enzimas transcetolasa o transaldolasa para mover unidades de dos o tres carbonos a otros restos de azúcar para generar una variedad de intermedios de azúcar. La transcetolasa requiere pirofosfato de tiamina (TPP) como cofactor. Esto es de relevancia clínica ya que los niveles de TPP se pueden medir abordando la actividad de la transcetolasa en una muestra de sangre. Una reducción en la actividad transcetolasa es un indicador de una deficiencia de tiamina.
Figura 7.1: Visión general de la vía de pentosa fosfato y su interfase con la glucólisis.
Cualquier compuesto no utilizado por la vía no oxidativa eventualmente se convertirá en fructosa 6-fosfato o gliceraldehído 3-fosfato, ambos de los cuales volverán a entrar en la vía glicolítica (figuras 7.1 y 7.2).
Regulación de la vía de pentosa fosfato
La enzima reguladora clave para la ruta de pentosa fosfato está dentro de la porción oxidativa. La glucosa 6-fosfato deshidrogenasa oxida la glucosa 6-fosfato a 6-fosfogluconolactona, y está regulada por retroalimentación negativa. En esta reacción de dos etapas también se produce NADPH, y altos niveles de NADPH inhibirán la actividad de la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa. Esto asegura que el NADPH solo se genere según sea necesario por la célula; este es el principal mecanismo regulador dentro de la vía.
La fase no oxidativa no está regulada; sin embargo, en condiciones donde existe una alta demanda de producción de nucleótidos (como en el caso de células altamente proliferativas), la parte no oxidativa de la vía puede funcionar independientemente de la fase oxidativa para producir ribosa 5-fosfato a partir del glicolítico intermedios fructosa 6-fosfato y gliceraldehído 3-fosfato (figura 7.2).
Requerimiento de la vía de pentosa fosfato en RBC
Los dos productos esenciales de esta vía son el NADPH y la ribosa 5-fosfato. El NADPH es un compuesto de alta energía que a menudo se usa para la biosíntesis reductora ya que no se puede oxidar en la ETC. También es utilizado por muchos tejidos para capturar (y desintoxicar) especies reactivas de oxígeno (ROS) antes de causar daño celular. Esto es especialmente importante en los glóbulos rojos; los glóbulos rojos carecen de enzima málica, por lo que esta es la única vía que puede generar NADPH. La falta de NADPH en los RBC (como por deficiencia de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa) puede provocar una hemólisis excesiva, lo que lleva a la presentación clínica de ictericia (figura 7.3).
El glutatión (GSH) es un compuesto tripeptídico que consiste en glutamato, cisteína y glicina. Desempeña un papel clave en la eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que causan daño tanto al ADN como a las proteínas celulares/proteicas. La reducción de GSH en el glóbulo rojo se realiza exclusivamente a través de una serie de reacciones de reducción de oxidación usando NADPH. Por lo tanto, la pérdida de NADPH en los RBC aumenta las ROS y puede conducir a hemólisis (figura 7.3).
Resumen de la regulación de vías
| Vía metabólica | Enzima reguladora principal | Efectores alostéricos | Efectos hormonales |
|---|---|---|---|
| Vía de pentosa fosfato | Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa | NADPH (-) | Ninguno |
Cuadro 7.1: Resumen de la regulación de vías.
Referencias y recursos
Texto
Ferrier, D. R., ed. Opiniones ilustradas de Lippincott: Bioquímica, 7a ed. Filadelfia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2017, Capítulo 13: Vía de Pentosa Fosfato y NAPDH, Capítulo 22: Metabolismo de nucleótidos.
Le, T. y V. Bhushan. Primeros Auxilios para el USMLE Paso 1, 29a ed. Nueva York: McGraw Hill Education, 2018, 35—37, 79.
Lieberman, M., y A. Peet, eds. Bioquímica Médica Básica de Marks: Un Enfoque Clínico, 5ª ed. Filadelfia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2018, Capítulo 27: Vía de pentosa fosfato, Capítulo 39: Síntesis de purina y pirimidina.
Figuras
Grey, Kindred, Figura 7.2 Vía de pentosa y su conexión con glucólisis y síntesis de glutatión. 2021. https://archive.org/details/7.2_20210926. CC BY 4.0.
Lieberman M, Peet A. Figura 7.1 Visión general de la vía de pentosa fosfato y su interfaz con la glucólisis. Adaptado bajo Uso Justo de la Bioquímica Médica Básica de Marks. 5a Ed. pp 543. Figura 27.1 Visión general de la ruta de pentosa fosfato. 2017.
Lieberman M, Peet A. Figura 7.3 NADPH en el glóbulo rojo como medio para reducir el glutatión. Adaptado bajo Uso Justo de la Bioquímica Médica Básica de Marks. 5a Ed. pp 549. Figura 27.7 Hemólisis causada por especies reactivas de oxígeno (ROS). 2017.