Metabolismo de Macronutrientes: Regulación de Glucosa, Lípidos y Proteínas en el Organismo

Regulación del Metabolismo Glucídico

Situación Posprandial

La insulina estimula la síntesis hepática de glucógeno y de grasa, así como la captación y el metabolismo de glúcidos en el músculo y el tejido adiposo.

Situación Interdigestiva

Cuando la glucemia baja, hay una baja concentración de insulina. Para elevar la glucemia, se activan la glucogenólisis hepática y la gluconeogénesis hepática. Esta última es estimulada por el glucagón, cortisol o somatostatina, y se produce en situaciones de desgaste de glucógeno, generando glúcidos a partir de sustratos no glucídicos.

Glándula Suprarrenal y Control Hormonal

El cuerpo posee una glándula situada encima de los riñones (la glándula suprarrenal) que forma cortisol (transforma proteínas en azúcar). Cuando el sistema nervioso está activo (estrés), se forman adrenalina y noradrenalina, que elevan el azúcar en sangre y proporcionan más energía.

Control de la Ingesta de Nutrientes

Para controlar la ingesta de nutrientes y el almacenamiento de energía, se utilizan hormonas. Las hormonas pancreáticas, producidas por las células beta (insulina) y alfa (glucagón), controlan el equilibrio homeostático de la glucosa.

Metabolismo de Lípidos

Composición de los Lípidos

Los lípidos están formados principalmente por:

• Carbono (C)
• Oxígeno (O₂)
• Hidrógeno (H)
• Fósforo (P)
• Azufre (S)
• Nitrógeno (N)

Metabolismo de Ácidos Grasos

Formación de Ácido Palmítico (Saturado)

Este proceso ocurre en el citoplasma de adipocitos y hepatocitos, a partir del Acetil-CoA. El Acetil-CoA se obtiene por glucólisis en la mitocondria y sale al citoplasma a través de la lanzadera de citrato. En el citoplasma, este citrato vuelve a formar Acetil-CoA, o se transforma en oxalacetato, que regresa a la mitocondria para producir NADPH, necesario para la síntesis de ácidos grasos. Para obtener ácido palmítico (16 carbonos) se necesitan 8 moléculas de Acetil-CoA (de 2 carbonos cada una).

Formación de Ácidos Grasos de Mayor Longitud

A partir del ácido palmítico (16:0), se produce la elongación o alargamiento en el citoplasma mediante enzimas que añaden 2 carbonos para dar lugar al ácido esteárico (18:0).

Formación de Ácidos Grasos Insaturados y Poliinsaturados

Las enzimas encargadas de introducir dobles enlaces son principalmente enzimas hepáticas, aunque también se encuentran en las glándulas mamarias.

Metabolismo de Proteínas

Aminoácidos Esenciales y No Esenciales

Las proteínas están compuestas por aminoácidos. Se clasifican en:

• 8 Aminoácidos Esenciales: Valina, Leucina, Lisina, Isoleucina, Treonina, Metionina, Fenilalanina y Triptófano.
• 4 Aminoácidos No Esenciales: Histidina, Arginina, Cisteína y Tirosina.

Clasificación de los Aminoácidos Proteinogénicos

Los 20 aminoácidos que sintetizan las proteínas se caracterizan porque su carbono alfa central se une a cuatro sustituyentes diferentes (es un carbono asimétrico, excepto en la glicina). Se clasifican según:

• La naturaleza del radical (solubilidad): Aminoácidos polares (Aspartato, Glutamato, Arginina, Lisina, Histidina, Glicina, Serina, Tirosina, Cisteína, Treonina, Glutamina y Asparagina).
• La naturaleza química de la cadena lateral: Aminoácidos ácidos, aromáticos, ramificados, azufrados, hidroxilados.
• El punto de vista metabólico: Se clasifican según la molécula que son capaces de producir:
  • Glucogénicos: Precursores de glucosa.
  • Cetogénicos: Precursores de cuerpos cetónicos.
• El punto de vista nutricional:
  • Esenciales: Obtenidos a través de la dieta.
  • No Esenciales: Producidos por el organismo (por ejemplo, mediante aminación).

Aminoácidos No Proteinogénicos

• GABA (Ácido Gamma-Aminobutírico): Son aminoácidos no proteicos que se encuentran en altas concentraciones en el tejido nervioso central de mamíferos, actuando como neurotransmisor inhibidor.
• PABA (Ácido Para-Aminobenzoico): Es un intermediario en la biosíntesis de folato (Vitamina B9).

Metabolismo Proteico

Las proteínas se degradan y resintetizan constantemente en el organismo.

Metabolismo Proteico en el Enterocito

Una pequeña parte de los aminoácidos que provienen de la dieta se utilizan para crear proteínas; también se transforman en ciertos aminoácidos para proteger al sistema nervioso.

Metabolismo Proteico en el Hígado

Los aminoácidos, a través de la vena porta, pueden seguir distintas rutas:

• Pasan a la circulación sistémica a través de la vena suprahepática.
• Se utilizan para la obtención de productos nitrogenados (purinas, pirimidinas, porfirinas).
• Se degradan para obtener energía (especialmente cuando la velocidad de las enzimas catabólicas es muy elevada o cuando el consumo de proteínas en la dieta excede las recomendaciones). Como resultado de esta degradación se obtiene amoniaco (NH₃), que por su toxicidad se transforma en urea para poder ser eliminado mediante el ciclo de la urea. Este proceso está controlado de forma enzimática y alostérica.

Metabolismo Proteico en el Músculo

El metabolismo proteico en el músculo está regulado hormonalmente por:

• Insulina: Activa la captación muscular de aminoácidos biosintetizados en el hígado.
• Glucocorticoides: Estimulan las rutas degradativas de aminoácidos.