Metabolismo 410. Dr. Victor Absalón Medina Universidad de Pennsylvania

Transcripción

1 Metabolismo 410 Dr. Victor Absalón Medina Universidad de Pennsylvania

2 El Inicio En 1783, Laplace y Lavoisier diseñaron el calorímetro. El calor producido se midió en base al hielo derretido. La integración de la nutrición, bioquímica y fisiología se denominó Metabolismo.

3 Dinámica del Metabolismo Energía total 100% Energía digestible 70% Energía metabolizable 60% Energía Neta 40% Energía fecal 30% Energía urinaria y gas 10% Incremento calórico 20%

4 Partición de energía Absorción de nutrientes Ingesta de nutrientes Utilización Tisular Mantenimiento Reservas corporales Feto Glándula mamaria Crecimiento

5 Homeostasis Mantenimiento del equilibrio fisiológico. Termorregulación Insulina

6 Homeostasis de la glucosa Ingesta Glucosa en plasma Secreción de insulina Insulina en plasma + - Absorción de glucosa Acción celular Respuesta celular a insulina Receptores de Insulina

7 Homeorhesis Cambios orquestados o coordinados en el metabolismo de tejidos corporales necesarios para mantener un estado fisiológico (Bauman y Currie, 1980). Redirección de nutrientes para mantener procesos fisiológicos dominantes: Gestación Lactación

8 Relación entre homeorhesis y homeostasis + Reserva de Nutrientes Glándula mamaria Procesos fisiológicos alterados de manera crónica pero al mismo tiempo manteniendo condiciones estables + Reserva de Nutrientes + Glándula mamaria - Tejido adiposo Tejido adiposo

9 Ejemplos de adaptación aplicados al concepto de homeorhesis

10 Ejemplos de adaptación aplicados al concepto de homeorhesis Lactancia Gestación Crecimiento Pubertad Senescencia Desnutrición crónica Enfermedad crónica Hibernación Postura de huevos Anorexia Ciclos estacionales Ejercicio Estrés Lista parcial

11 Como se regula la partición de nutrientes? Homeostasis Mantenimiento agudo del equilibrio fisiológico Homeorhesis Coordinación crónica del metabolismo de los tejidos corporales en para mantener un proceso fisiológico dominante Elefante marino Hembra= 425 kg Cría= 25kg al nacer (ganancia 3-4 kg/d) Lactancia 30 días 5-6 kg/leche/d Leche:44% grasa y 12% proteína Reservas corporales Hembra privada de alimento y agua durante lactancia Perdida de un 44% de peso corporal equivalente a 58% grasa y 14% tejido magro

12 Dinámica del metabolismo: Somatotropina en el control homeorhético Proteína de ~191 AA Especifica a cada especie Mejora rendimiento Carne magra Leche Tejido Mamario Tejido Adiposo Somatotropina Tejido Hepático Otros Sistema Inmunológico

13 Efectos directos de ST Tejido Adiposo Respuesta a insulina Lipogénesis Respuesta a epinefrina Lipólisis Etherton y Bauman, 1998 (Review)

14 Ejemplo: glucosa y bst Rumiantes obtienen glucosa vía gluconeogénesis hepática bst aumenta la demanda de glucosa debido a un incremento en lactosa (glucosa + galactosa) y grasa (glicerol + NADPH) Cómo responde la vaca a la inducción de un aumento en los requerimientos de glucosa por medio de bst sin resultar en hipoglicemia y cetosis? Cambios Absorción y utilización glándula mamaria Gluconeogénesis hepática Absorción y utilización muscular Oxidación de glucosa corporal Resultado Aumento en la síntesis de leche Homeostasis de la glucosa se mantiene

15 Producción de leche Etherton y Bauman, 1998 (Review)

16 Efectos indirectos bst Mediados por IGF Crecimiento Reducción AA oxidados Mayor utilización de AA Lactancia Mejor mantenimiento de las células secretoras Síntesis de leche mejorada IGF

17 Paradoja IGF System Glándula Mamaria IGF System Glándula Mamaria X Glándula Mamaria Reserva de Nutrientes + - ST Tejido Adiposo Reserva de Nutrientes + - ST Tejido Adiposo Reserva de Nutrientes + - ST Tejido Adiposo + Balance Nutricional -

18 Aminoácidos Esenciales His, Iso*, Leu*, Lys*, Met*, Phe, Thr, Try,Val* No-esenciales Ala*, Arg*, AspAc, Cys, GluAc, Glu*, Gly, Pro, Ser*, Tyr*, Asp, SelCys* Definiciones: Deficiencia Desbalance Retardo crecimiento Lys, Thr Met (bajos) Antagonismo Lys Arg Toxicidad Phe Arg Indispensable en crecimiento Sistema inmunológico (NO) 400% niveles requeridos Lehninger, Princ of BioChem

19 Carbohidratos No estructurales Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Maltosa Amilasa Amilo pectina (almidón) Glucógeno (almidón animal) Estructurales Celulosa Hemicelulosa Pectinas Lehninger, Princ of BioChem

20 Carbohidratos conjugados Glucosaminoglicanos Acido hialurónico Sulfato de condroitina Liquido sinovial Humor vítreo Matriz extracelular Células del cumulus Contribución hacia los tejidos cartilaginosos, tendones, ligamentos y paredes celulares Sulfato de heparina Producido por leucocitos Propiedad de anticoagulación Lehninger, Princ of BioChem

21 Efectos a nivel señalización celular Dietas glucogénicas O-linked glycosilation Residuos Serina o Threonina Dietas amoniagénicas N-linked nitration Residuos Serina o Threonina Lehninger, Princ of BioChem

22 Utilización de los carbohidratos Lehninger, Princ of BioChem

23 Lípidos Grasas Un rango diverso de compuestos con grupos no polares Tres clases Lípidos neutros Fosfolípidos Esteroles Porcentaje de calorías dietéticas en forma de grasa Actual Humanos 30-40% Bovinos, cerdos, aves: 2-6% Recomendado Humanos < 30% Rumiantes < 6-8%

24 Importancia de los lípidos en los alimentos Calidad Sabor, aroma, textura, sensación en la boca Nutrición Recurso energético Estructura celular Vitaminas liposolubles Biológico Vitaminas A, D, E y K Características de la membrana celular Colesterol para la Vit D3, cortico esteroides, ácidos biliares Moléculas de señalización: eicosanoides

25 Función Triglicéridos Energía de reserva Fosfolípidos, glucolípidos, esteroides Estructura y función celular Ácidos grasos esenciales Omega 3 LT, PG3, TX Omega 6 LT, PG1, PG2, TX TRANS-FATS Arterioesclerosis y enfermedades cardiovasculares HDL-Colesterol Total Colesterol/HDL- Colesterol LDL-Colesterol Aumento Enfermedades cardiovasculares

26 Ácidos Grasos Trans (TFA) Aumento de riesgo en enfermedades cardiovasculares por consumo FDA requirió añadir % TFA en la información nutricional PHVO 40-50% TFA Lípidos derivados de rumiantes 3-5% TFA Isómeros TFA derivados de subproductos rumiantes son distintos a los de PHVO

27 Digestión de grasas en rumiantes Hidrolisis de glicerol Lipasas bacterianas Biohidrogenación de ácidos grasos Ácidos grasos insaturados toxicas para las bacterias Isomerasas Hidrolasas

28 β oxidación de ácidos grasos saturados 4 pasos básicos Lehninger, Princ of BioChem

29 β oxidación de ácidos grasos insaturados Con 1 posición cis Con 2 posiciones cis

30 Oxidación de ácidos grasos con cadenas nones Metabolismo hepático Serie de reacciones que necesitan 3 enzimas extra Cofactores Importantes Biotina Co-enzima B12 Cobalto Derivada de la vitamina B12 Conjugado a un mineral esencial Lehninger, Princ of BioChem

31 Mecanismo de sensación de nutrientes Lehninger, Princ of BioChem

32 Contribución de los diferentes substratos de energía al ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa

33 Agradecimientos Dr. Roberto W. Blake por su atenta invitación a participar en el curso taller en la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Dr. Dale E. Bauman y Richard E. Austic de la Universidad Cornell, por proporcionar conocimientos fundamentales en metabolismo.