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El proceso de sintesis de hormonas esteroides en las suprarrenales, desde el colesterol hasta la formación de cortisol, corticosterona y aldosterona. Además, se discute la importancia de la reguladora aguda esteroidogénica star y la enzima p450scc en el transporte y conversión de colesterol en pregnenolona.
Tipo: Apuntes
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muchas hormonas se sIntetIzan a partIr del colesterol esteroidogénesis suprarrenal Las hormonas esteroides suprarrenales se sintetizan a partir del colesterol, el cual se deriva en su mayor parte del plasma, pero una pequeña porción se sintetiza in situ a partir de la acetilCoA mediante mevalonato y escualeno. Gran parte del colesterol en las suprarrenales se esterifica y almacena en gotitas de lípido citoplásmicas. En el momento de estimulación de las suprarre nales por la ACTH, se activa una esterasa, y el colesterol libre que se forma se transporta hacia la mitocondria, donde una enzima de división de cadena lateral citocromo P450 (P450scc) convierte el colesterol en pregnenolona. La división de la cadena lateral comprende hidroxilaciones secuenciales, primero en C22 y después en C20, seguidas por la división de cadena lateral (eli minación del fragmento de seis carbonos isocaproaldehído) para dar el esteroide de 21 carbonos (figura 41-3, arriba). Una proteína reguladora aguda esteroidogénica (StAR) depen diente de ACTH es esencial para el transporte de colesterol ha cia la P450scc en la membrana mitocondrial interna. Todas las hormonas esteroides de mamífero se forman a partir de colesterol por medio de la pregnenolona mediante una serie de reacciones que ocurren en las mitocondrias o en el re tículo endoplásmico de la célula productora. Las hidroxilasas que necesitan oxígeno molecular y NADPH son esenciales, y las deshidrogenasas, una isomerasa, y una reacción de liasa, tam bién son necesarias para ciertos tipos. Hay especificidad celular en la esteroidogénesis suprarrenal; por ejemplo, la 18hidroxila sa y la 19hidroxiesteroide deshidrogenasa, que se requieren para la síntesis de aldosterona, sólo se encuentran en las células de la zona glomerulosa (la región externa de la corteza suprarre nal), de modo que la biosíntesis de este mineralocorticoide se confina a esta región. La figura 41-4 muestra una representa ción esquemática de las vías involucradas en la síntesis de las tres clases principales de esteroides suprarrenales. Las enzimas se muestran en los cuadros rectangulares, y las modificaciones en cada paso están sombreadas. Síntesis de mineralocorticoide La síntesis de aldosterona sigue la vía de mineralocorticoide y sucede en la zona glomerulosa. La pregnenolona se convierte en progesterona por medio de la acción de dos enzimas del retículo endoplásmico liso, la 3 β-hidroxiesteroide deshidrogenasa (3β-OHSD) y Δ5,4-isomerasa. La progesterona se hidroxila en la posición C21 para formar 11desoxicorticosterona (DOC), que es un mineralocorticoide activo (que retiene Na+). La siguiente hidroxilación, en C11, produce corticosterona, que tiene activi dad de glucocorticoide y es un mineralocorticoide débil (tiene menos de 5% de la potencia de la aldosterona). En algunas es pecies (p. ej., roedores) es el glucocorticoide más potente. La hidroxilación de C21 se necesita para la actividad tanto de mi neralocorticoide como de glucocorticoide, pero casi todos los esteroides con un grupo hidroxilo C17 tienen más acción gluco corticoide y menos acción mineralocorticoide. En la zona glo merulosa, que carece de la enzima 17 αhidroxilasa del retículo endoplásmico liso, hay una 18hidroxilasa mitocondrial. La 18- hidroxilasa (aldosterona sintasa) actúa sobre la corticoste rona para formar 18hidroxicorticosterona, que se cambia a al dosterona mediante conversión del alcohol 18 en un aldehído. Esta distribución singular de enzimas, y la regulación especial de la zona glomerulosa por K+ y angiotensina II, han llevado a algunos investigadores a sugerir que, además de que las supra renales son dos glándulas, la corteza suprarrenal de hecho son dos órganos separados. Aldosterona O Corticosterona 18-Hidroxilasa CH2OH C O H C O Cortisol La 17αhidroxiprogesterona se hidroxila en C21 para formar 11desoxicortisol, que a continuación se hidroxila en C11 para Síntesis de glucocorticoide La síntesis de cortisol requiere tres hidroxilasas ubicadas en las zonas fasciculada y reticular de la corteza suprarrenal que ac túan secuencialmente sobre las posiciones C17, C21 y C11. Las pri meras dos reacciones son rápidas, mientras que la hidroxilación de C11 es relativamente lenta. Si la posición C11 se hidroxila pri mero, la acción de la 17α-hidroxilasa queda obstaculizada, y se sigue la vía de mineralocorticoide (lo que forma corticosterona o aldosterona, dependiendo del tipo de célula). La 17αhidroxilasa es una enzima del retículo endoplásmico liso que actúa sobre la progesterona o, con mayor frecuencia, sobre la pregnenolona. formar cortisol, la hormona glucocorticoide natural más poten te en seres humanos. La 21hidroxilasa es una enzima del retícu lo endoplásmico liso, mientras que la 11βhidroxilasa es una enzima mitocondrial. De esta manera, la esteroidogénesis invo lucra el transborde repetido de sustratos hacia adentro y hacia afuera de las mitocondrias.
Síntesis de andrógeno El principal andrógeno o precursor de andrógeno producido por la corteza suprarrenal es la DHEA (dehidroepiandrostero na). Casi toda la 17hidroxipregnenolona sigue la vía de los glu cocorticoides, pero una pequeña fracción queda sujeta a fisión oxidativa y eliminación de la cadena lateral de dos carbonos por medio de la acción de la 17,20liasa. La actividad de liasa en rea lidad forma parte de la misma enzima (P450c17) que cataliza la 17 αhidroxilación. Por ende, ésta es una proteína de función doble. La actividad de liasa tiene importancia tanto en las su prarrenales como en las gónadas, y actúa de modo exclusivo sobre moléculas que contienen 17 αhidroxi. La producción de andrógenos en las suprarrenales se incrementa de manera no toria si la biosíntesis de glucocorticoide queda obstaculizada por la falta de una de las hidroxilasas (síndrome adrenogenital). La DHEA de hecho es una prohormona, dado que las ac ciones de la 3βOHSD y de la Δ5,4isomerasa convierten el andrógeno débil DHEA en la androstenediona, que es más po tente. Asimismo, se forman pequeñas cantidades de androste nediona en las suprarrenales mediante la acción de la liasa sobre la 17αhidroxiprogesterona. La disminución de la an drostenediona en la posición C17 da por resultado la formación de testosterona, el andrógeno suprarrenal más potente. Peque ñas cantidades de testosterona se producen en las suprarrenales por medio de este mecanismo, pero la mayor parte de esta con versión ocurre en los testículos. esteroidogénesis testicular Los andrógenos testiculares se sintetizan en el tejido intersticial por las células de Leydig. El precursor inmediato de los esteroi des gonadales, al igual que para los esteroides suprarrenales, es el colesterol. El paso limitante, al igual que en las suprarrenales, es el aporte de colesterol a la membrana interna de las mitocon drias mediante la proteína de transporte StAR. Una vez que el colesterol se encuentra en la ubicación apropiada, la enzima de división de cadena lateral P450scc actúa sobre él. La conversión de colesterol en pregnenolona es idéntica en las suprarrenales, los ovarios y los testículos. Con todo, en estos dos últimos teji dos la reacción es promovida por la LH más que por la ACTH. La conversión de pregnenolona en testosterona necesita la acción de cinco actividades enzimáticas contenidas en tres proteínas: 1) 3βhidroxiesteroide deshidrogenasa (3βOHSD) y Δ5,4iso me rasa; 2) 17αhidroxilasa y 17,20liasa, y 3) 17 βhidro xiesteroide deshidrogenasa (17βOHSD). Esta secuencia se de nomina vía de la progesterona (o Δ4) (figura 41-5, lado derecho). La pregnenolona también puede convertirse en testosterona por la vía de la dehidroepiandrosterona (o Δ5) (figura 415, lado izquierdo). La ruta Δ5 parece ser la más usada en los testícu los del ser humano. Las cinco actividades enzimáticas están localizadas en la fracción microsómica en los testículos de rata, y hay un estrecho vínculo funcional entre las actividades de la 3 βOHSD y la Δ5,4 isomerasa, y entre las de la 17αhidroxilasa y 17,20liasa. Estos pares de enzimas, ambos contenidos en una proteína única, se muestran en la secuencia de reacción general en la figura 415. La dihidrotestosterona se forma a partir de testosterona en tejidos periféricos La testosterona se metaboliza mediante dos vías. Una involucra oxidación en la posición 17, y la otra reducción del doble enlace del anillo A y la 3cetona. El metabolismo por medio de la pri mera vía sucede en muchos tejidos, incluso el hígado, y produce 17cetosteroides que por lo general son inactivos o menos acti vos que el compuesto original. El metabolismo mediante la se gunda vía, que es menos eficiente, ocurre principalmente en tejidos blanco y produce el potente metabolito dihidrotestoste rona (DHT). La DHT es el producto metabólico más importante de la testosterona, porque en muchos tejidos, entre ellos la próstata, los genitales externos y algunas áreas de la piel, ésta es la forma activa de la hormona. El contenido de DHT en el plasma en el varón adulto es de aproximadamente una décima parte del de testosterona y alrededor de 400 μg de DHT se producen al día en comparación con unos 5 mg de testosterona. Los testículos se cretan alrededor de 50 a 100 μg de DHT. El resto se produce en la periferia a partir de la testosterona en una reacción catalizada por la 5α-reductasa dependiente de NADPH (figura 41-6). Así, la testosterona puede considerarse una prohormona, porque se convierte en un compuesto mucho más potente (la dihidrotes tosterona, DHT), y porque la mayor parte de esta conversión sucede fuera de los testículos. Se forma algo de estradiol a partir de la aromatización periférica de la testosterona, particularmen te en varones. esteroidogénesis ovárica Los estrógenos son una familia de hormonas que se sintetizan en diversos tejidos. El 17βestradiol es el estrógeno
con bronconeumonía aguda bilateral. Tratamiento En muchos casos es mejor no tratar en el hospital a niños que tienen kwashiorkor leve a moderado, porque esto sólo aumenta la probabilidad de infección. Sin embargo, en vista de la fiebre, debilidad, somnolencia y edema acentuado, se admitió a esta paciente. Se inició de inmediato antibioticoterapia apropiada, y administración de solución salina con dextrosa por vía intravenosa. Lamentablemente, su estado empeoró y falleció alrededor de 12 h después de la admisión. Los datos de la autopsia fueron compatibles con kwashiorkor y revelaron también hígado graso y bronconeumonía bilateral graves. Discusión La PEM es el trastorno nutricional más común en muchas partes del mundo. Hasta mil millones de personas sufren PEM de diversa gravedad. Se debe a ingestión inadecuada de proteína y energía en la dieta; el kwashiorkor comúnmente es precipitado por el estrés oxidativo propio de una infección. La PEM casi siempre se acompaña de deficiencias de otros nutrientes (p. ej., vitaminas, minerales, etc.). Los niños y los ancianos son en particular susceptibles, pero puede ocurrir a cualquier edad. La PEM puede definirse como primaria (debida directamente a deficiencia de ingestión de proteína e ingreso de energía), o secundaria (debida a necesidades aumentadas, absorción disminuida o pérdida aumentada, de nutrientes). Éste fue un caso de kwashiorkor primario. Muchas de las características de la PEM primaria representan adaptaciones a las deficiencias de energía y proteína en la dieta. Por ejemplo, la actividad física disminuye ante ingestión deficiente de nutrientes. Las reservas de glucógeno en el músculo y el hígado sólo son capaces de proporcionar energía durante un tiempo breve (un día o dos), de modo que las reservas de grasa se movilizan para producir energía. A la postre, cuando éstas se agotan, se cataboliza la proteína (principalmente en músculos) para proporcionar aminoácidos y energía. Así, los pacientes con PEM muestran poca actividad, tienen reservas corporales de grasa disminuidas o nulas, y muestran emaciación muscular, dependiendo de la gravedad del estado. La PEM se ha clasificado como edematosa (kwashiorkor) o no edematosa (marasmo). La causa precisa del edema en el kwashiorkor aún se encuentra en estudio. La hipoalbuminemia (debida a aporte deficiente de aminoácidos para sintetizar la proteína) probablemente es un factor contribuidor (cap. 50), aunque esto no se encuentra establecido. La permeabilidad vascular aumentada debida al estrés oxidativo secundario a la infección también puede ser importante. La deficiencia del aminoácido metionina, un precursor de la cisteína, también puede contribuir. La cisteína es uno de los tres aminoácidos presentes en el glutatión, el principal antioxidante del cuerpo. La declinación de las concentraciones de glutatión en los tejidos podría dar por resultado daño de diversas moléculas y tejidos por radicales libres (cap. 45) y quizá daño de membranas celulares, lo que aumentaría su permeabilidad. El marasmo es el resultado predecible de la deficiencia grave de energía, y el niño afectado tiene menos de 60% del peso esperado para la edad. En el kwashiorkor, el niño tiene 60 a 80% del peso esperado para la edad, y está edematoso. Si el niño tiene menos de 60% del peso para la edad y está edematoso, éste es kwashiorkor marásmico, el tipo más grave y serio de PEM. Esta paciente mostró principalmente signos de kwashiorkor. Los datos característicos del kwashiorkor son hipoalbuminemia, piel frágil (p. ej., cicatrización inadecuada de heridas, úlceras), desprendimiento fácil del pelo, y edema (figura 57-17). El kwashiorkor es la palabra que los miembros de la tribu Ga de Ghana usan para describir “la enfermedad que el hijo mayor adquiere cuando nace el siguiente hijo”. Aparece después del destete de la leche materna, y de exposición a una dieta con bajo contenido de proteína y alto de carbohidratos. A menudo se encuentra hígado graso en el kwashiorkor debido a síntesis deprimida de apolipoproteínas en el hígado, lo que da por resultado acumulación de triglicéridos. El mal estado de la piel y el pelo que se observa en el kwashiorkor se debe principalmente a deficiencia de proteína. La hipoalbuminemia es una característica común. Si bien la deficiencia de proteína puede causar hipoalbuminemia, la inflamación crónica también puede contribuir al suprimir la síntesis de albúmina. Asimismo, la capacidad total de unión a hierro y la concentración de transferrina están deprimidas. Las hormonas pueden ser importantes en la generación de PEM. Algunos creen que en el kwashiorkor la exposición a ingestión relativamente alta de carbohidrato mantiene las concentraciones de insulina altas y las de epinefrina y cortisol bajas, encontraposición con el marasmo. La combinación de insulina baja y cortisol alto favorece mucho el catabolismo de músculo; de este modo, la emaciación muscular es mayor en el marasmo que en el kwashiorkor. Además, debido a las concentraciones más bajas de epinefrina, en el kwashiorkor no se moviliza grasa al mismo grado. El sistema inmunitario está alterado en la PEM, en particular la función de células T.
De este modo, los individuos son muy susceptibles a infecciones (p. ej., que causan diarrea), y las infecciones empeoran la situación al imponer una demanda metabólica más alta sobre el cuerpo (p. ej., por fiebre). En el cuadro 57-5 se resumen algunas diferencias entre el kwashiorkor y el marasmo. La PEM es por completo prevenible mediante una dieta equilibrada que contenga cantidades adecuadas de los principales macronutrientes, micronutrientes, vitaminas y minerales. En la figura 57-18 se resumen algunos de los mecanismos involucrados en el kwashiorkor.