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La alteración de la vía de la pentosa fosfato conduce a hemólisis
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Los defectos genéticos de la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa, con deterioro consiguiente de la generación de NADPH, son frecuentes en poblaciones de origen mediterráneo y afrocaribeño. El gen está en el cromosoma X, de modo que los afectados son principalmente los varones. Alrededor de 400 millones de personas porta un gen mutado para la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa, lo que hace que sea el defecto genético más frecuente, pero la mayoría es asintomática. En algunas poblaciones, la deficiencia de glucosa 6-fosfatasa es suficientemente común como para que se considere un polimorfismo genético. La distribución de los genes mutantes es paralela a la del paludismo, lo que sugiere que a las personas heterocigotas les confiere resistencia contra el paludismo. El defecto se manifiesta como lisis de eritrocitos (anemia hemolítica) cuando los pacientes susceptibles quedan sujetos a estrés oxidativo (capítulo 45) por infección, fármacos como el antipalúdico primaquina, y sulfonamidas, o cuando han comido habas (Vicia fava, de ahí el nombre de la enfermedad: favismo).
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Se conocen muchas mutaciones diferentes en el gen que codifica para la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, lo que conduce a dos variantes principales de favismo. En la variante afrocaribeña la enzima es inestable, de manera que aun cuando las actividades promedio de los eritrocitos son bajas, el estrés oxidativo sólo afecta a los eritrocitos más viejos y las crisis hemolíticas tienden a ser autolimitadas; en contraste, en la variante del Mediterráneo la enzima es estable, pero tiene baja actividad en todos los eritrocitos. Las crisis hemolíticas en estas personas son más graves y pueden ser mortales. La glutatión peroxidasa es dependiente de un aporte de NADPH, que en los eritrocitos sólo puede formarse por medio de la vía de la pentosa fosfato, la cual reduce a los peróxidos orgánicos y al H2O2, como parte de la defensa del cuerpo contra peroxidación lipídica. La medición de la glutatión reductasa eritrocítica y su activación por FAD es utilizada para evaluar el estado nutricional de la vitamina B2 (capítulo 44).
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La alteración de la vía del ácido urónico se produce por defectos enzimáticos y por algunos medicamentos
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En la rara enfermedad hereditaria benigna pentosuria esencial, aparecen cantidades considerables de L-xilulosa en la orina, debido a falta de la enzima xilulosa recuctada, la enzima necesaria para reducir l-xilulosa hacia xilitol. Aunque la pentosuria es benigna y no genera consecuencias clínicas, la xilulosa es un azúcar reductor y puede dar resultados falsos positivos cuando se mide la glucosa urinaria mediante el uso de reactivos de cobre alcalinos (capítulo 48). Diversos fármacos aumentan la tasa a la cual la glucosa entra a la vía del ácido urónico. Por ejemplo, la administración de barbital o clorobutanol a ratas da como resultado un incremento importante de la conversión de glucosa en glucuronato, l-gulonato y ascorbato. La aminopirina y la antipirina aumentan la excreción de l-xilulosa en individuos pentosúricos. La pentosuria también se presenta después del consumo de grandes cantidades de frutas (como peras) que son fuentes ricas en pentosas (pentosuria alimentaria).
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Cargar el hígado con fructosa puede potenciar la hipertriacilglicerolemia, hipercolesterolemia e hiperuricemia
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En el hígado, la fructosa incrementa la síntesis de ácidos grasos y triacilglicerol, y la secreción de VLDL, lo que da pie a hipertriacilglicerolemia —e incremento del colesterol LDL—, que en potencia es aterogénico (capítulo 26). Esto se debe a que la fructosa entra a la glucólisis por medio de la fructocinasa, y la fructosa 1-fosfato resultante es el paso intermediario regulador catalizado por la fosfofructocinasa (capítulo 17). Más aún, la carga aguda al hígado con fructosa, como llega a suceder con la administración por vía intravenosa lenta o luego de ingestiones muy altas de fructosa, lo que causa secuestro de fosfato inorgánico en la fructosa 1-fosfato, y síntesis disminuida de ATP. Como resultado, hay menos inhibición de la síntesis de purina de novo por el ATP, y la formación de ácido úrico está aumentada, lo que origina hiperuricemia, que es la causa de la gota (capítulo 33). Dado que la fructosa se absorbe en el intestino delgado mediante difusión mediada por transportador (pasiva), las dosis altas por vía oral pueden llevar a diarrea osmótica.
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Los defectos del metabolismo de la fructosa suscitan enfermedad
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Una falta de fructocinasa hepática genera fructosuria esencial, que es una condición benigna y asintomática. La ausencia de aldolasa B, que divide a la fructosa 1-fosfato, lleva a intolerancia hereditaria a la fructosa, caracterizada por hipoglucemia profunda y vómitos después del consumo de fructosa (o de sacarosa, que genera fructosa en el momento de la digestión). Las dietas con bajo contenido de fructosa, sorbitol y sacarosa son beneficiosas para ambas enfermedades. Una consecuencia de la intolerancia hereditaria a la fructosa, y la condición relacionada como resultado de deficiencia de fructosa 1,6-bisfosfatasa es la hipoglucemia inducida por fructosa a pesar de la presencia de reservas altas de glucógeno, debido a que las fructosas 1-fosfato y 1,6 bisfosfato inhiben de modo alostérico a la glucógeno fosforilasa hepática. El secuestro de fosfato inorgánico también conduce a depleción de ATP e hiperuricemia.
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La fructosa y el sorbitol en el cristalino se relacionan con catarata de origen diabético
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En personas con diabetes mellitus hay concentraciones aumentadas tanto de fructosa como de sorbitol en el cristalino, que pueden estar implicadas en la patogenia de la catarata diabética. La formación de fructosa a partir de glucosa depende de la vía del sorbitol (poliol) (que no se encuentra en el hígado) (figura 20-5); la actividad de dicha vía se incrementa a medida que la concentración de glucosa aumenta en los tejidos que no son sensibles a la insulina, como el cristalino, los nervios periféricos y los glomérulos renales. La glucosa es reducida a sorbitol por la aldosa reductasa, seguida por la oxidación de sorbitol a fructosa en presencia de NAD+ y sorbitol deshidrogenasa (poliol deshidrogenasa). El sorbitol formado en las células de estos tejidos no se difunde hacia el exterior de estas mismas a través de las membranas celulares, sino que se acumula en su interior, lo que causa daño osmótico. Al mismo tiempo, los niveles de mioinositol caen. En animales de experimentación, la acumulación de sorbitol y la disminución de mioinositol, así como las cataratas diabéticas, pueden ser prevenidas mediante inhibidores de la aldosa reductasa. En Japón se ha autorizado el uso de un inhibidor para el tratamiento de neuropatía diabética, aunque hay poca o ninguna evidencia de que los inhibidores sean eficaces para prevenir catarata o hacer más lenta la progresión de neuropatía diabética en humanos.
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Las deficiencias de enzima en la vía de la galactosa causan galactosemia
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En las galactosemias hay incapacidad para metabolizar galactosa, que pueden producirse por defectos hereditarios de galactocinasa, uridil transferasa, o 4-epimerasa (figura 20-6A), aunque la deficiencia de uridil transferasa es la mejor conocida. La galactosa es un sustrato para la aldosa reductasa, por lo que forma galactitol, que se acumula en el cristalino y del mismo modo ocasiona catarata. La condición es más grave si es resultado de un defecto de la uridil transferasa, dado que se acumula galactosa 1-fosfato y esto agota el fosfato inorgánico en el hígado. Con el tiempo sobrevienen insuficiencia hepática y deterioro mental. En la deficiencia de uridil transferasa, la epimerasa está presente en cantidades adecuadas, de tal manera que el paciente galactosémico aún puede formar UDPGal a partir de la glucosa. Esto explica cómo es posible que los niños afectados por esta deficiencia tengan un crecimiento y desarrollo normales aun y cuando se les prescriban dietas libres de galactosa usadas para controlar los síntomas de la enfermedad.