Metabolisme dels glúcids: rutes, regulació hormonal i diagnòstic de la glucosa

Metabolisme: Reaccions Bioquímiques Essencials

El metabolisme és el conjunt de reaccions bioquímiques que tenen lloc a les cèl·lules i es divideix en:

• Anabolisme: Sintetitza molècules complexes (proteïnes, glícids, lípids, àcids nucleics) a partir de precursors senzills. Consumeix energia en forma d'ATP.
• Catabolisme: Degrada molècules complexes en altres més senzilles (Ex: CO₂, H₂O, NH₃). Produeix energia en forma d'ATP.

Tipus de Reaccions Bioquímiques

1. Oxidació-reducció: Transferència d'electrons entre molècules.
2. Unió de Lligands: Formació de nous enllaços moleculars.
3. Transferència de grups funcionals: Entre molècules.
4. Reaccions Hidrolítiques: Trencament de molècules afegint aigua.

Funció dels Enzims en el Metabolisme

Els enzims catalitzen les reaccions metabòliques:

• Accelerant-les fins a 10³-10⁶ vegades.
• Disminuint l'energia d'activació.

Mecanisme d'acció: S'uneixen a substrats (S) al centre actiu, transformant-los en productes (P). Els enzims queden lliures per repetir el procés.

Rutes Metabòliques: Regulació i Coordinació

Conjunt de reaccions químiques catalitzades per enzims interconnectats.

• Els enzims al·lostèrics regulen la ruta unint-se al producte final, canviant la seva estructura química i evitant la continuació de la reacció.
• També poden regular-se per hormones o senyals nervioses, coordinant el metabolisme entre òrgans.

Alteracions Metabòliques: Causes i Diagnòstic

Causes

• Hereditàries: Ex: Deficiència d'un enzim.
• Adquirides: Ex: Hàbits no saludables com el consum d'aliments processats.

Diagnòstic

S'analitzen substrats, metabòlits o productes finals per detectar patrons d'alteració.

Metabolisme dels Glúcids: Carbohidrats i Funcions

També coneguts com carbohidrats o hidrats de carboni, tenen la fórmula química (CH₂O)ₙ. Són aldehids (C=O) o cetones (C=O) amb grups -OH.

Classificació dels Glúcids

• Monosacàrids: Estructures senzilles. Ex: Glucosa, fructosa.
• Disacàrids: Unió de 2 monosacàrids. Ex: Sacarosa (fructosa + glucosa).
• Oligosacàrids: Unió de 3-10 monosacàrids. Ex: Glicoproteïnes de membrana.
• Polisacàrids:
  • Homopolisacàrids: Ex: Midó, glicogen, inulina.
  • Heteropolisacàrids: Ex: Mucopolisacàrids.

Funcions Principals dels Glúcids

• Energètica: Proporcionen energia ràpida, principalment a través de la glucosa, el substrat essencial per a les cèl·lules. La glucosa prové de sucres ingerits, que es transformen en el fetge. Poden emmagatzemar-se com glicogen en quantitats mínimes.
• Estructural: Formació de glicoproteïnes i glicolípids (al glicocàlix) per al reconeixement cel·lular. Ex: Col·lagen, mucina, immunoglobulines (Ig), fibrinogen.
• Pentoses (ribosa i desoxiribosa): Formació de nucleòtids per als àcids nucleics (ADN i ARN) i altres nucleòtids com l'ATP.

Rutes Metabòliques de la Glucosa

La glucosa entra a les cèl·lules mitjançant transportadors GLUT-1 a GLUT-5, estimulats o no per insulina.

Glicòlisi: Obtenció d'ATP i Piruvat

Ruta catabòlica al citosol per obtenir ATP, NADH i piruvat. Té dues fases:

• Preparatòria: Consumeix 2 ATP per fosforilar la glucosa a GAP (Gliceraldehid-3-fosfat).
• Energètica: Cada GAP genera 1 piruvat, 1 ATP i 1 NADH.

Destinacions del Piruvat

• Aeròbia: Es converteix en Acetil-CoA, entra al Cicle de Krebs (matriu mitocondrial), generant gran quantitat d'ATP, NADH i FADH₂.
• Anaeròbia: Es fermenta a lactat, regenerant NAD⁺ per continuar la glicòlisi (important en hipòxia).

Regulació: Enzims clau com la fosfofructoquinasa, la piruvatquinasa i la concentració d'ATP.

Gluconeogènesi: Síntesi de Glucosa

Ruta anabòlica que forma glucosa a partir de piruvat, lactat, alanina o glicerol. Es localitza en el fetge i la medul·la renal.

• Cicle de Cori: Lactat (múscul) → Glucosa (fetge) → Energia.
• Cicle de Cahill: Alanina (múscul) → Glucosa (fetge).

Regulada per: Glucagó.

Glicogènesi: Emmagatzematge de Glucosa

Emmagatzema glucosa com glicogen (fetge i músculs). Consumeix 2 ATP per molècula afegida i està estimulada per insulina.

Glicogenòlisi: Degradació de Glicogen

Degrada glicogen a G-6-P per hipoglucèmia (energia).

Regulada per: Enzims al·lostèrics i hormones com insulina, glucagó i adrenalina.

Via de les Pentoses Fosfat: Ribosa i NADPH

Ruta al citosol que transforma glucosa en ribosa-5-P per sintetitzar àcids nucleics i nucleòtids (ATP, NAD⁺). Genera NADPH, necessari per al glutatió i la reducció d'hemoglobina oxidada (eritròcits).

Regulació Hormonal de la Glucosa

• Insulina: Hipoglucemiant, estimula glicogènesi, lipogènesi i proteogènesi.
• Glucagó: Hiperglucemiant, activa gluconeogènesi, glicogenòlisi i lipòlisi.
• Adrenalina: Hiperglucemiant, inhibeix insulina, activa glicogenòlisi i lipòlisi.
• Cortisol: Estimula gluconeogènesi, lipòlisi i proteòlisi (hiperglucemiant).
• GH/Somatotropina: Augmenta lipòlisi i resistència a la insulina (hiperglucemiant).

Anàlisi de la Glucosa: Mètodes i Condicions

S'utilitza principalment sang venosa, ja que és més fàcil d'obtenir que l'arterial, tot i que la [glucosa] és més alta a la sang arterial. Es prefereix analitzar sèrum sanguini (tub amb gel separador) per evitar el consum de glucosa per les cèl·lules.

Si cal usar plasma (sang total): Utilitzar tub amb EDTA i inhibidor de la glicòlisi (NaF). Centrifugar abans de 30 minuts i refrigerar a 4ºC (estable fins a 48 hores; per períodes superiors, cal congelar la mostra).

Condicions de l'Anàlisi

Es realitza en dejú de 8 hores, on només es pot consumir aigua; en casos urgents, es pot fer sense dejú.

Mètodes de Determinació de la Glucosa

• Directes:
  • Mètodes químics (Reacció de Fehling i Benedict): Basats en el poder reductor de la glucosa (Cu²⁺ → Cu⁺, producte ataronjat), poc sensibles i específics; actualment no s'utilitzen.
  • Mètodes enzimàtics (GOD-POD): A punt final, amb glucosa oxidasa (GOD) i peroxidasa (POD). Forma un producte acolorit mesurable a 505 nm.
  • Hexoquinasa: Mètode de referència en laboratoris clínics, la glucosa es fosforila amb hexoquinasa i es genera NADH (mesurable a 340 nm).
• Indirectes:
  • Fructosamina: Mesura proteïnes plasmàtiques unides a glucosa, especialment albúmina (t1/2 = 21 dies), utilitza un mètode colorimètric a punt final.
  • Hemoglobina glicosilada (HbA1c): Determina la fracció d'hemoglobina unida a glucosa (t1/2 = 120 dies), realitzat mitjançant HPLC o immunoassaig.

Altres Determinacions Relacionades

• Insulina: Mesura en sèrum o plasma en dejú o postprandials.
• Pèptid C: Generat durant la síntesi d'insulina; més estable que aquesta, distingeix insulina endògena de l'exògena en pacients tipus 2 amb teràpia insulínica.
• Anticossos específics contra cèl·lules β pancreàtiques.
• Cossos cetònics: Detecten dèficits en el metabolisme glucídic (sang i orina).

Patologies del Metabolisme Glucídic

Valors de referència: Dejú: 70-110 mg/dL, Postprandial: 120-150 mg/dL.

Hiperglucèmia

Glicèmia en dejú >126 mg/dL.

Complicacions de la Diabetis

• Neuropatia: Pèrdua de sensibilitat, especialment en extremitats inferiors (peu diabètic).
• Vasculopatia: Dany vascular amb risc d'infart i ictus.
• Nefropatia i Retinopatia: Complicacions renals i visuals.

Diagnòstic de Diabetis

• Test de Tolerància Oral a la Glucosa (TTOG): Solució amb 100 g de glucosa, mesures de glicèmia als 60, 120 i 180 minuts.
• Test d'O'Sullivan (embarassades, setmanes 24-28): Solució amb 50 g de glucosa, mesura de glicèmia 1 hora després; si és alterat, es realitza TTOG.
• Control periòdic d'HbA1c: Valors <7% indiquen bon control i menys risc de complicacions.

Hipoglucèmia

Glicèmia <70 mg/dL.

Símptomes

• Sudoració, fam, mareig, irascibilitat, confusió, parestèsia.
• Glicèmia <45 mg/dL: Alteracions neurològiques (pèrdua de concentració, confusió).
• Glicèmia <40 mg/dL: Pèrdua de consciència, convulsions, coma, risc de mort.