Bacteria
En un paciente pediátrico con hepatomegalia, opacidad corneal, disostosis múltiple y retraso en el crecimiento, se sospecha una mucopolisacaridosis. El estudio enzimático revela deficiencia de α-L-iduronidasa.
¿Cual es el nombre de la patología, que sustancia que se acumula predominantemente en este trastorno y cuál es el mecanismo bioquímico de daño celular?
Mucopolisacaridosis tipo I (Síndrome de Hurler/Hurler-Scheie/Scheie)
Sustancias acumuladas: Dermatán sulfato y heparán sulfato.
El defecto en la degradación lisosomal de glucosaminoglucanos (GAGs) genera acumulación intracelular en lisosomas, ocasionando disfunción celular por sobrecarga, estrés oxidativo y activación de vías inflamatorias, lo que lleva a apoptosis y daño progresivo de tejidos conjuntivos, hueso, hígado y córnea.
En la enfermedad de Von Gierke (Glucogenosis tipo I), el bloqueo enzimático primario impide la liberación de glucosa libre a la circulación. ¿Cuál es la enzima deficiente y qué alteraciones metabólicas secundarias explican la hiperuricemia característica?
La deficiencia es de glucosa-6-fosfatasa, localizada en la membrana del retículo endoplásmico hepático y renal. La hiperuricemia resulta de la competencia entre el exceso de lactato y el ácido úrico por los transportadores de aniones orgánicos en el túbulo renal proximal, lo que reduce la excreción de ácido úrico.
Un paciente con insuficiencia respiratoria crónica presenta una gasometría arterial con: pH = 7,33, pCO₂ = 65 mmHg, HCO₃⁻ = 33 mEq/L.
¿Cuál es el trastorno primario y qué mecanismo compensatorio se está observando?
Acidosis respiratoria crónica con compensación metabólica renal. El aumento sostenido de la pCO₂ (hipercapnia) reduce el pH; la compensación se da por incremento en la reabsorción de HCO₃⁻ en el túbulo proximal y aumento de la secreción de H⁺ por las células α-intercaladas, elevando la concentración de bicarbonato plasmático.
Durante el catabolismo de aminoácidos, los grupos amino son eliminados principalmente por transaminación y desaminación oxidativa.
Pregunta:
Explique por qué el glutamato se considera la “molécula central” en el metabolismo del nitrógeno de aminoácidos.
El glutamato recibe grupos amino de la mayoría de los aminoácidos por transaminasas (funcionando como colector). Posteriormente, por acción de la glutamato deshidrogenasa, libera amonio libre que entra al ciclo de la urea. Además, participa en la síntesis de glutamina, aspartato y neurotransmisores (GABA).
Un paciente con vómito incoercible presenta pH = 7,55, HCO₃⁻ = 38 mEq/L, pCO₂ = 50 mmHg.
¿Cuál es el diagnóstico ácido-base y por qué la compensación respiratoria nunca normaliza completamente el pH?
Es una alcalosis metabólica con compensación respiratoria parcial. El aumento de HCO₃⁻ por pérdida gástrica de H⁺ eleva el pH; la hipoventilación secundaria retiene CO₂, intentando disminuir el pH. Sin embargo, la hipoventilación está limitada por el estímulo hipóxico del centro respiratorio, que impide que la pCO₂ se eleve lo suficiente para corregir el pH completamente.
En un paciente séptico con pH = 7,28, pCO₂ = 28 mmHg, HCO₃⁻ = 12 mEq/L, se sospecha acidosis metabólica. ¿Qué fórmula debe aplicarse para identificar un trastorno ácido–base mixto y cómo se interpreta?
Se aplica la fórmula del hiato aniónico corregido y delta-delta:
Hiato aniónico = Na⁺ – (Cl⁻ + HCO₃⁻).
ΔAG / ΔHCO₃⁻ = relación entre el incremento del hiato y la disminución de bicarbonato.
En este caso, si ΔAG > ΔHCO₃⁻, existe acidosis metabólica con hiato elevado más alcalosis metabólica oculta. Si ΔAG < ΔHCO₃⁻, se sospecha acidosis metabólica mixta (hiato alto + hiperclorémica). Esto permite desenmascarar trastornos mixtos en pacientes críticos.
En condiciones de ayuno prolongado, el hígado incrementa la degradación de aminoácidos de cadena ramificada.
Pregunta:
¿Cuál es la importancia metabólica del ciclo glucosa-alanina en este contexto y qué enzima es clave en la transferencia de grupos amino al piruvato?
ciclo glucosa-alanina transporta nitrógeno desde el músculo al hígado: el músculo transfiere grupos amino al piruvato formando alanina, que viaja al hígado, donde se convierte de nuevo en piruvato para gluconeogénesis y libera amonio para el ciclo de la urea. La enzima clave es la alanina aminotransferasa (ALT, GPT).
Durante la síntesis de creatina, intervienen tres aminoácidos principales.
Pregunta:
¿Cuáles son esos aminoácidos y en qué órgano ocurre cada paso principal?
¿Por qué en la insuficiencia renal crónica los niveles plasmáticos de creatinina aumentan sin afectar su producción?
Los aminoácidos son glicina, arginina y metionina. La síntesis se inicia en el riñón (formación de guanidinoacetato), continúa en el hígado (metilación con S-adenosilmetionina) y se almacena principalmente en el músculo.
La creatinina se forma de manera espontánea e irreversible a partir de creatina fosfato, a una tasa constante proporcional a la masa muscular, por lo que su aumento en insuficiencia renal refleja solo disminución en la excreción, no en la síntesis.
En la glucogenosis tipo II (Enfermedad de Pompe), el glucógeno se acumula en lisosomas. ¿Qué característica clínica principal diferencia esta enfermedad de las demás glucogenosis hepáticas y musculares, y cuál es la base bioquímica de este fenómeno?
cardiomiopatía hipertrófica progresiva y la hipotonía generalizada en la forma infantil. A diferencia de otras glucogenosis, la deficiencia de α-1,4-glucosidasa lisosomal (maltasa ácida) impide la degradación lisosomal del glucógeno, provocando acumulación intracelular masiva sin alteraciones metabólicas clásicas como hipoglucemia.
En la práctica clínica, un bioquímico analiza la orina de un paciente con sospecha de mucopolisacaridosis mediante electroforesis de GAGs. Se observa exceso de heparán sulfato en ausencia de otros GAG.
¿Cuál es la probable enfermedad y la enzima deficiente?
Enfermedad: Mucopolisacaridosis tipo III (Sanfilippo).
Enzimas deficientes (varían según subtipo):
Tipo A: Heparán-N-sulfatasa.
Tipo B: α-N-acetilglucosaminidasa.
Tipo C: Acetil-CoA: α-glucosaminida acetiltransferasa.
Tipo D: N-acetilglucosamina-6-sulfatasa.
En un paciente con cirrosis hepática avanzada se detecta hiperamonemia.
Pregunta:
Explique bioquímicamente por qué la acumulación de amonio afecta la neurotransmisión cerebral.
¿Qué aminoácido se acumula en exceso en el cerebro y cómo se relaciona con la clínica de encefalopatía hepática?
El exceso de amonio se combina con glutamato para formar glutamina, reduciendo los niveles de glutamato disponible como neurotransmisor excitador y como precursor de GABA.
Se acumula glutamina, lo que produce edema cerebral por desequilibrio osmótico y contribuye a la encefalopatía hepática.
¿Cuál es el mecanismo bioquímico por el cual los pacientes con glucogenosis tipo IX (deficiencia de la fosforilasa quinasa hepática, ligada al X) desarrollan hepatomegalia e hipoglucemia leve, y por qué las lesiones suelen mejorar con la edad?
El deficiencia de fosforilasa quinasa hepática impide la activación de la glucógeno fosforilasa, reduciendo la glucogenólisis. Esto lleva a hepatomegalia e hipoglucemia en la infancia. Sin embargo, con el crecimiento, el metabolismo hepático maduro y aumenta la gluconeogénesis y la actividad enzimática residual, lo que atenúa las manifestaciones clínicas.
En un estudio de cribado neonatal, se busca identificar pacientes con mucopolisacaridosis antes de la aparición de síntomas graves.
¿Cuál es la base bioquímica del cribado y qué técnica moderna permite detectar tempranamente la enfermedad?
Base bioquímica: Detección de actividad enzimática lisosomal deficiente en gotas de sangre seca o identificación de acumulación anormal de glucosaminoglucanos.
EXTRA
Espectrometría de masas en tándem (MS/MS) en papel filtro para cuantificación de actividad enzimática y GAGs específicos.
Explique por qué en una acidosis metabólica con hiato aniónico normal (p. ej. por diarrea crónica) el cloro sérico aumenta, mientras que en una acidosis metabólica con hiato aniónico elevado (p. ej. cetoacidosis diabética) no ocurre dicho fenómeno.
En la acidosis metabólica hiperclorémica (hiato aniónico normal), la pérdida de HCO₃⁻ se compensa con incremento de Cl⁻ plasmático para mantener la electroneutralidad, resultando en un hiato aniónico normal. En la acidosis metabólica con hiato aniónico elevado, el exceso de ácidos fijos (láctico, acetoacético, β-hidroxibutirato) consume HCO₃⁻, pero los aniones acompañantes no medidos (lactato, cuerpos cetónicos) aumentan, elevando el hiato sin necesidad de incremento de Cl⁻.
Un niño con hepatomegalia y episodios de hipoglucemia moderada en ayuno muestra niveles normales de lactato, pero cetonuria marcada. Se sospecha glucogenosis tipo VI (Hers). ¿Cuál es la enzima deficiente y por qué no se observa acidosis láctica como en la glucogenosis tipo I?
La deficiencia es de glucógeno fosforilasa hepática. La ausencia de acidosis láctica se debe a que la glucosa-6-fosfatasa esté intacta, por lo que el metabolismo de glucosa-6-fosfato hacia piruvato y lactato no se acumula en exceso, manteniendo el lactato plasmático normal.
Un lactante presenta hepatomegalia masiva, hipoglucemias severas en ayuno y niveles elevados de lactato, triglicéridos y ácido úrico. Se sospecha glucogenosis tipo I. ¿Qué hallazgo histopatológico hepático diferencia esta entidad de la glucogenosis tipo III (Cori o Forbes)?
glucogenosis tipo I, el glucógeno hepático se acumula con estructura normal (cadenas α-1,4 y α-1,6 normales), mientras que en la glucogenosis tipo III se acumula un glucógeno anormalmente ramificado, de aspecto poliglucosano, debido a la deficiencia de la enzima amilotransglucosidasa (enzima desramificante).
Fundamentalmente bioquímicamente por qué la hipopotasemia es un hallazgo frecuente en la alcalosis metabólica.
En la alcalosis metabólica, la disminución de H⁺ plasmática induce que el potasio se desplaza hacia el interior celular a cambio de H⁺ (intercambio transcelular K⁺/H⁺). Además, la hipovolemia que suele acompañar a la alcalosis estimula la secreción de aldosterona, lo que incrementa la reabsorción de Na⁺ a costa de secreción de K⁺ e H⁺ en el túbulo distal, reforzando la hipopotasemia.
Un adulto presenta litiasis renales recurrentes. Los estudios revelan excreción elevada de cistina, lisina, arginina y ornitina en orina.
Pregunta:
¿Cuál es el trastorno metabólico?
¿Qué alteraciones genéticas explican el cuadro y cuál aminoácido precipita principalmente en los cálculos?
cistinuria.
Defecto en el transportador renal e intestinal de aminoácidos dibásicos (SLC3A1 o SLC7A9). La cistina, al ser poco soluble, es la que precipita y forma cálculos urinarios.
Un varón de 8 años presenta retraso en el desarrollo, facies tosca, hepatoesplenomegalia y antecedentes familiares de la misma enfermedad. No presenta opacidad corneal. El análisis bioquímico muestra acumulación de heparán y dermatán sulfato.
¿Nombre de la patologia , que enzima se encuentra deficiente y qué herencia genética sigue este padecimiento?
Enfermedad: Mucopolisacaridosis tipo II (Síndrome de Hunter).
Enzima deficiente: Iduronato-2-sulfatasa.
Herencia: Recesiva ligada al cromosoma X.
Un recién nacido presenta vómito recurrente, letargo y olor a “jarabe de arce” en la orina. El estudio revela aumento en sangre de leucina, isoleucina y valina.
Pregunta:
¿Cuál es la enfermedad?
¿Qué complejo enzimático está defectuoso y en qué compartimento celular se localiza?
Enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (MSUD).
Defecto en el complejo α-cetoácido deshidrogenasa de aminoácidos de cadena ramificada (BCKD). Se localiza en la matriz mitocondrial.
Un niño de 3 años presenta retraso psicomotor, convulsiones recurrentes y un olor corporal a “ratón húmedo”. En plasma se detectan niveles elevados de fenilalanina (>20 mg/dL), mientras que los niveles de tirosina y dopamina se encuentran disminuidos.
Pregunta:
¿Cuál es el defecto enzimático más probable?
¿Qué cofactor se requiere para la reacción bloqueada y cómo se relaciona con la síntesis de neurotransmisores?
Deficiencia de fenilalanina hidroxilasa.
La enzima requiere tetrahidrobiopterina (BH4) como cofactor. La falta de conversión de fenilalanina a tirosina compromete la síntesis de catecolaminas (dopamina, noradrenalina y adrenalina) y de serotonina, lo que explica las alteraciones neurológicas.
Desde el punto de vista bioquímico, ¿qué diferencia esencial existe en las alteraciones de glucosaminoglucanos en la MPS tipo IV (Morquio A y B) respecto a otras mucopolisacaridosis? y ¿Cuál es el GAG acumulado?
Enzimas deficientes:
Tipo A: N-acetilgalactosamina-6-sulfatasa.
Tipo B: β-galactosidasa.
el principal GAG acumulado es queratán sulfato
Durante el ejercicio intenso, un adolescente presenta fatiga precoz, dolor muscular y mioglobinuria. La prueba de isquemia del antebrazo muestra ausencia de elevación de lactato en sangre tras el ejercicio. ¿Cuál es la glucogenosis más probable y cuál es la base bioquímica de la hiperlipidemia en estos pacientes?
Glucogenosis tipo V (Enfermedad de McArdle), causada por deficiencia de miosina fosforilasa (glucógeno fosforilasa muscular). La hiperlipidemia se explica porque, al fallar la glucogenólisis muscular, el músculo depende casi exclusivamente de la β-oxidación de ácidos grasos, generando mayor movilización lipídica desde el tejido adiposo.
Durante una crisis asmática grave, un paciente presenta pH = 7,18, pCO₂ = 80 mmHg, HCO₃⁻ = 27 mEq/L. Explique por qué este hallazgo clínico representa un estado de acidosis respiratoria aguda, y no crónica.
La acidosis respiratoria aguda se caracteriza por un incremento bajo de pCO₂ con mínima compensación renal. En este caso, el HCO₃⁻ es apenas mayor al normal (27 mEq/L), lo que indica una compensación insuficiente, propia de un proceso agudo. En contraste, en la acidosis respiratoria crónica se esperaría un HCO₃⁻ significativamente mayor (>30 mEq/L), reflejando la adaptación renal sostenida.
Compare las consecuencias metabólicas principales de una deficiencia enzimática en la glucogenólisis hepática versus muscular, utilizando como ejemplo la glucogenosis tipo I y la tipo V.
En la glucogenólisis hepática (ej. glucogenosis tipo I), la deficiencia de glucosa-6-fosfatasa bloquea la liberación de glucosa libre, produciendo hipoglucemia severa, hiperuricemia, hipertrigliceridemia y acidosis láctica, porque el hígado regula la glucemia sistémica.
En la glucogenólisis muscular (ej. glucogenosis tipo V), el déficit de miosina fosforilasa impide el uso de glucógeno como fuente energética local. Esto causa intolerancia al ejercicio, calambres, mioglobinuria y falta de aumento de lactato en ejercicio, sin hipoglucemia sistémica, ya que el músculo no contribuye a la glucemia.