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FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA
MONOGRAFÍA:
“GLICACIÓN”
Autor (es):
Curo Panta, Amarit Brighidt
Delgado Ydrogo, Danna Xiomara
Díaz Sánchez, Fiorella Nicole
Farroñan Valdera, Liseth Carol
Fernández Machuca, Leticia Denisse
Fernández Purizaca, Giampier Alexander
Fernández Zelada, Grethel Andrea
González Rodríguez, Juan Karol Segundo
Herrera Rivera, Mileny Saraí
LINEA DE INVESTIGACION:
Ciencias de la vida y salud humana
Docente:
Dr. Loayza Estrada, Carolina Susana
Pimentel – Perú 2024
ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN
La glicación es un proceso bioquímico fundamental que implica la cohesión no enzimática entre azúcares, como la glucosa, a proteínas, lípidos y ácidos nucleicos; este fenómeno, aunque inicialmente considerado una simple curiosidad científica, ha revelado ser un actor clave en la fisiología y patologías en la humanidad. Por otra parte, la glicación no enzimática, en particular, ha suscitado un interés creciente debido a su implicación en el envejecimiento celular y una amplia gama de enfermedades crónicas, especialmente la “diabetes mellitus”. A nivel mundial, son millones las personas que padecen de diabetes, la cual es una enfermedad metabólica; esta enfermedad, así como también otras enfermedades degenerativas, son las causantes de que la persona enferma presente mayores probabilidades de padecer glicación, en esta instancia los países con mayor registro de tasa de incidencia de padecer esta alteración metabólica son; China, India y Estados Unidos, así como también México y Brasil. En el caso del país oriental de China se encuentra una mayor población envejecida y una alta creciente de tasa de diabetes. Es por ello que este trabajo de investigación es importante y se justifica porque se enfoca en proporcionar conocimiento sobre qué es la glicación, así como también se centra en explorar sus implicaciones y asociaciones con enfermedades degenerativas como la diabetes. Pues es fundamental para profundizar el entendimiento de la fisiología humana y establecer nuevas perspectivas que puedan enriquecer el conocimiento científico en este campo. Esta investigación tiene como objetivo general analizar el proceso de glicación y su impacto en la salud humana; asimismo como objetivos específicos tenemos el describir el mecanismo bioquímico de la glicación, diferenciando entre la glicación enzimática y no enzimática, como segundo objetivo específico tenemos el examinar el papel de los productos finales de glicación avanzada (AGEs) en la fisiopatología de diversas enfermedades.
El objeto de estudio de este presente trabajo se basa en la evaluación y análisis de la bioquímica de la glicación, específicamente se centra en entender cómo esta influye en el envejecimiento celular; por sobre todo en personas que padecen de alguna enfermedad metabólica o degenerativa. Nuestra monografía consta de un resumen: introducción, cuerpo, conclusiones, referencias y anexos. A su vez, el desarrollo o cuerpo se encuentra dividido en tres capítulos, cada uno con su respectiva importancia, en donde en el CAPÍTULO 1 se encontrará, las generalidades de la glicación, en el CAPÍTULO 2 fundamentos teóricos- bioquímicos de la glicación y en el CAPÍTULO 3 implicaciones fisiológicas y patológicas. Para lograr realizar este trabajo se empleó una metodología diversa, dado que existió una recopilación de materiales; virtuales y/o físicos, también se emplearon diversas fuentes bibliográficas encontradas en revistas relacionadas a las ciencias de la salud; así como páginas de fuentes confiables en el ámbito académico. Después de ello, fue necesaria una recopilación, selección, análisis e interpretación de información, la cual posteriormente fue plasmada, citada y referenciada en Vancouver.
○ Alteración Estructural y Funcional: La glicación cambia la conformación de las proteínas, afectando su estabilidad y actividad enzimática, la cual puede inactivar enzimas y promover de esa manera la formación de agregados proteicos, relacionados con enfermedades como el Alzheimer (3).
3. Impacto Metabólico: ○ Disfunción Metabólica: Proceso en donde las proteínas modificadas afectan las rutas metabólicas esenciales, reduciendo así la eficiencia de la producción de energía. ○ Estrés Oxidativo: Los AGEs pueden inducir la obtención de compuestos reactivos de oxígeno (ROS), causando así daño celular(4). 4. Señalización Celular: ○ Interferencia e Inflamación: Proceso en donde la glicación puede alterar la señalización intracelular y activar rutas inflamatorias a través del receptor RAGE, contribuyendo así a enfermedades inflamatorias crónicas. 5. Intervenciones Bioquímicas: ○ Inhibidores y Detoxificación : En donde el desarrollo de inhibidores de la formación de AGEs y compuestos que descomponen AGEs existentes son áreas de investigación prometedoras para mitigar los efectos negativos de la glicación (5). De este modo la glicación altera significativamente la estructura y función de biomoléculas esenciales, afectando así al metabolismo, la señalización celular y contribuyendo a diversas patologías
1.2.2 En el campo de la medicina Este fenómeno de la glicación tiene implicaciones profundas y variadas, debido a que no solo afecta la estructura, sino que también la función de las macromoléculas, pues debido a aquello está estrechamente relacionado con diversas enfermedades crónicas y diferentes complicaciones médicas: Por ejemplo: En el contexto de la diabetes, la glicación avanzada produce compuestos conocidos como productos finales de glicación avanzada (AGEs), que se acumulan en los tejidos y contribuyen a las complicaciones microvasculares y macrovasculares características de esta enfermedad, en donde los AGEs interfieren con la función normal de las proteínas y estas pueden desencadenar respuestas inflamatorias y oxidativas, exacerbando así el daño tisular (6). Además, la glicación también juega un papel crucial en el envejecimiento y en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, debido al acopio de AGEs en el cerebro se asocia mucho con la formación de placas amiloides y a la disfunción neuronal. Por otro lado en el ámbito cardiovascular, la glicación de proteínas en las paredes de los vasos sanguíneos puede conducir mucho a la rigidez arterial y a la aterosclerosis, aumentando así el riesgo de eventos cardíacos y cerebrovasculares (7). 1.3 Análisis situacional 1.3.1. Internacional Al nivel mundial son millones las personas que padecen de diabetes, la cual es una enfermedad metabólica degenerativa, esta enfermedad, así como también otras enfermedades degenerativas son las causantes de que la persona enferma presente mayores probabilidades de padecer glicación, los países con mayor tasa de incidencia de padecer esta alteración metabólica son China, India y estados unidos, así como también México y Brasil. En el caso del país oriental de China se encuentra una mayor población envejecida y una alta
Asimismo, un estudio realizado por el Seguro Social de Salud (EsSalud) reveló que la prevalencia de la diabetes es del 55% en mujeres y del 45% en hombres, lo que sugiere que el género no es un factor determinante en el desarrollo de la enfermedad. Además, se observó que el 56% de las personas mayores tenían diabetes diagnosticada, mientras que el 42,1% restante incluía individuos con edades comprendidas entre los 30 y 59 años ; por otro lado, se estima que cerca de 700 mil personas aseguradas padecen diabetes, mientras que aproximadamente 350 mil desconocen tener la enfermedad, lo que subraya la importancia de la conciencia y el diagnóstico temprano en la gestión de esta condición de salud pública (11). En última instancia, el control del AGE en pacientes con estas condiciones se centra principalmente en su dieta, ya que ciertos alimentos, especialmente aquellos con altos niveles de proteínas (lisina) o lípidos, son más propensos a la formación de AGEs cuando se someten a altas temperaturas y en condiciones de baja humedad. Estos AGEs se acumulan en los tejidos, entre cruzándose con proteínas como el colágeno, lo que contribuye al endurecimiento de los vasos sanguíneos y la piel; por lo tanto, la composición de los nutrientes en la alimentación y los métodos de procesamiento de los alimentos son determinantes clave para su control (9). 1.3.3. Regional De acuerdo a estudios realizados por estudiantes de la Universidad San Martin de Porres, el rango de pacientes a presentar diabetes es en la adultez intermedia (50.3%), seguido de las personas de 60 años (46,6%), siendo el 69.1% de pacientes mujeres en comparación con pacientes masculinos en un 31.0%; asimismo en este estudio se menciona que el lugar de procedencia es otro factor influyente (12). Hasta el 2022 la Gerencia Regional de Salud de Lambayeque documentó 4 mil 793 nuevos casos (13). Por lo que se tomaron medidas preventivas, las cuales buscaban informar a las personas sobre las circunstancias más contribuyentes a deteriorar su salud, puesto a que son personas más susceptibles de padecer glicación.
II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS-BIOQUÍMICOS DE LA GLICACIÓN
2.1. Estructura y función de los carbohidratos Los carbohidratos son biomoléculas vitales para la vida, ya que desempeñan una variedad de roles cruciales en los seres vivos, que van desde el almacenamiento de energía hasta la construcción de estructuras celulares, su importancia radica en su habilidad de proveer energía de manera instantánea y sostenida, así como en su participación en procesos de reconocimiento y señalización celular mediante glicoproteínas y glicolípidos, además de que contribuyen significativamente a la estructura física de las células y tejidos. Químicamente, los carbohidratos se dividen en tres grupos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, cada uno con un número variable de unidades de azúcar que determina las características particulares y los roles específicos (14). 2.2 Reacción de Maillard La reacción de Maillard, dentro del marco de la glicación, es un proceso de gran importancia en la bioquímica, con repercusiones significativas tanto en la salud humana como en el desarrollo de enfermedades. En este proceso, los azúcares reductores se unen de manera no enzimática a diversas biomoléculas como proteínas, lípidos o ácidos nucleicos, provocando la creación de los últimos productos de glicación avanzada (AGEs, en inglés). La secuencia de la reacción de Maillard en la glicación se inicia con la unión enlazada del grupo amino de una proteína con el grupo carbonilo de un azúcar que reduce, formando un compuesto inicialmente inestable conocido como producto de Amadori. Este producto puede experimentar una serie de transformaciones adicionales, como oxidación y deshidratación, generando una amplia variedad de productos intermedios (14). Estos compuestos intermedios pueden sufrir reorganizaciones moleculares y formación de enlaces cruzados, lo que finalmente conduce a la formación de los AGEs, en donde los AGEs son moléculas altamente reactivas que pueden alterar tanto
continúan reaccionando con lípidos, grupos amino de proteínas y ácidos nucleicos. Estas reacciones resultan en la formación de AGEs, que son estructuras extremadamente estables y difíciles de revertir, además, se forman melanoidinas a través de reacciones similares a la reacción de Maillard, las cuales son responsables del color y sabor en alimentos cocinados, pero también pueden acumularse en los tejidos biológicos. Los AGEs y las melanoidinas pueden alterar la estructura y función de las proteínas mediante la formación de enlaces cruzados, lo que contribuye a la rigidez y pérdida de elasticidad en los tejidos. También pueden interactuar con receptores específicos en las células, desencadenando respuestas inflamatorias y estrés oxidativo, lo que agrava condiciones crónicas como la diabetes, enfermedades cardiovasculares y el envejecimiento (14). 2.3 Mecanismos de formación de AGEs 2.3.1. Vías metabólicas involucradas Glucólisis La glucólisis es una ruta metabólica que transforma la glucosa en piruvato; durante este proceso, la glucosa se fosforila y se convierte en fructosa-1,6- bifosfato. En condiciones de hiperglucemia, la glucosa puede unirse a las proteínas formando enlaces glucosídicos no enzimáticos, dando lugar a (AGEs) (15). Este proceso de glicación puede ocurrir en cualquier etapa de la glucólisis, pero es más probable que ocurra cuando hay un exceso de glucosa en el organismo. Gluconeogénesis La gluconeogénesis es un proceso que ocurre en menor medida en los riñones, pero principalmente en el hígado, donde se sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos, como aminoácidos y lactato (16). La glicación puede ocurrir durante la gluconeogénesis cuando el cuerpo tiene
un exceso de glucosa, pues al igual que en la glucólisis, la glicación puede ocurrir en cualquier etapa de la gluconeogénesis. Glucogenólisis El glucógeno se descompone en glucosa- 1 - fosfato, que luego se convierte en glucosa- 6 - fosfato y entra en la glucólisis para la producción de ATP. Durante este proceso, la glucosa puede unirse a las proteínas formando enlaces glucosídicos no enzimáticos, dando lugar a (AGEs) (17). Este proceso de glicación puede ocurrir en cualquier etapa del metabolismo del glucógeno, pero es más probable que ocurra cuando el cuerpo tiene un exceso de glucosa. Metabolismo de la galactosa: En el hígado, la galactosa se convierte en glucosa- 6 - fosfato para ingresar a la vía glucolítica; durante este proceso, la glucosa puede unirse a las proteínas formando enlaces glucosídicos no enzimáticos, dando lugar a productos finales de glicación avanzada (AGEs) (18). Este proceso de glicación puede ocurrir en cualquier etapa del metabolismo de la galactosa, pero es más probable que ocurra cuando el cuerpo tiene un exceso de glucosa. 2.3.2 Tipos de Formación Formación Endógena AGEs La formación endógena se da en los siguientes procesos: ▪ Reacción de Maillard Inicial: La glucosa reacciona con los grupos amino de las proteínas para formar una base de Schiff inestable. Esta reacción es espontánea y ocurre a una tasa más alta en condiciones de hiperglucemia.
2. 4 Productos finales de glicación avanzada (AGEs) Los productos finales de la glicación avanzada (AGEs) son una clase de compuestos heterogéneos formados a partir de la unión no enzimática de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos con carbohidratos (19). Los AGEs se acumulan en los tejidos a lo largo del tiempo y están implicados en la progresión de varias enfermedades degenerativas, como la diabetes, la aterosclerosis y el Alzheimer. La formación de AGEs es el resultado de la reacción prolongada entre azúcares y proteínas/lípidos en condiciones fisiológicas; un ejemplo prominente es la glicación de la hemoglobina para formar hemoglobina glicosilada (HbA1c), utilizada como un marcador de control glucémico en pacientes diabéticos, además, los AGEs pueden formarse por procesos oxidativos y nitrosativos. después de la formación se desencadenan varios efectos negativos en el cuerpo. Los productos finales de glicación avanzada pueden interactuar con receptores específicos en la superficie celular, como los receptores para los productos finales de la glicación avanzada (RAGE), lo que activa vías de señalización proinflamatorias y prooxidativas; esto conduce al estrés oxidativo, la inflamación crónica y la disfunción celular, lo que contribuye al desarrollo y avance de enfermedades crónicas como la diabetes, la enfermedad cardiovascular y la enfermedad neurodegenerativa (20). Además, la glicación de proteínas claves y otros componentes celulares puede interferir con la regulación normal de procesos metabólicos esenciales, factores que promueven la resistencia a la insulina y otros trastornos metabólicos Los AGEs pueden alterar la función de las proteínas mediante la formación de enlaces cruzados y agregados insolubles (20). Además, interactúan con receptores específicos en las células, como el RAGE, desencadenando respuestas inflamatorias y estrés oxidativo, estos efectos pueden contribuir al aparición y avance de enfermedades crónicas. La acumulación de AGEs está asociada con el daño tisular y la disfunción orgánica. Por ejemplo, en la diabetes (21). Los niveles elevados de glucosa aceleran la formación de AGEs, contribuyendo a complicaciones microvasculares y macrovasculares, cabe destacar que los AGEs pueden contribuir a la aparición de complicaciones vinculadas con la diabetes, como la retinopatía diabética y nefropatía diabética.
2.4.1 Principales tipos de AGEs a) Carboximetilisina La carboximetilisina (CML) es uno de los productos de glicación avanzada (AGEs) más estudiados, debido a que se forma a partir de la reacción de la glucosa con los grupos amino libres de las proteínas para su posterior oxidación. Por ejemplo: Formación de CML :La CML se forma durante la etapa avanzada de la reacción de Maillard, a través de la oxidación de los productos de Amadori. ➔ Efectos Biológicos :
- Alteración de Proteínas : En donde la CML modifica las propiedades estructurales y funcionales de las proteínas, afectando así su actividad biológica y estabilidad(23).
- Inflamación y Estrés Oxidativo : La interacción de CML con su receptor, promueve respuestas inflamatorias y a la generación de compuestos químicos reactivos de oxígeno, contribuyendo así a diversas enfermedades crónicas(23). ➔ Relevancia Clínica : ● Biomarcador : Debido a que la CML es utilizada como biomarcador para evaluar el daño tisular relacionado con el envejecimiento, la diabetes y otras enfermedades cardiovasculares(23). ● Complicaciones Diabéticas : Los niveles elevados de CML se asocian mucho con las complicaciones de la diabetes, como la retinopatía, nefropatía y neuropatía(22).
- Complicaciones Asociadas : Niveles elevados de pentosidina están muy relacionados con complicaciones en diabetes, enfermedades cardiovasculares y finalmente con las enfermedades renales(23). Es decir, la pentosidina es un AGE importante que afecta de igual manera a la estructura y a la función de las proteínas a través del entrecruzamiento, contribuyendo así al envejecimiento y a diversas enfermedades crónicas, sirviendo de igual forma también como un valioso biomarcador clínico. c) Relevantes:(Glioxal- metilglioxal) Son dos productos de glicación avanzada (AGEs), e importantes también debido a su alta reactividad y a su capacidad para modificar biomoléculas. En donde sus características principales son:
- Formación :
- Glioxal : Se genera principalmente por la oxidación de carbohidratos y la degradación de lípidos(24).
- Metilglioxal : Se forma como un subproducto del metabolismo de la glucosa y la degradación de lípidos y aminoácidos(24).
- Efectos Biológicos :
- Modificación de Proteínas : Debido a que ambos compuestos reaccionan con proteínas, formando de esa manera aductos y entrecruzamientos que alteran la estructura y función de las proteínas(24).
- Inducción de Estrés Oxidativo : Estos pueden inducir al estrés oxidativo, lo que contribuye a daños celulares y tisulares.
- Relevancia Clínica :
- Complicaciones Diabéticas : Elevados niveles de glioxal y metilglioxal están asociados con complicaciones de la diabetes, como la retinopatía, nefropatía y neuropatía(24).
- Enfermedades Cardiovasculares : Contribuyen al desarrollo de aterosclerosis y a otras enfermedades cardiovasculares debido a su capacidad para modificar lípidos y proteínas en las paredes arteriales (24). Es decir, la glioxal y la metilglioxal son AGEs altamente reactivos que modifican proteínas y otras biomoléculas, contribuyendo así al estrés oxidativo y a varias enfermedades crónicas, incluyendo también a las complicaciones diabéticas y a las enfermedades cardiovasculares. **2. 5 Mecanismos de daños inducidos por AGEs
- 5 .1 Estrés oxidativo** La glicación es un proceso no enzimático que implica la unión de glucosa u otros azúcares reactivos con proteínas, lípidos o ácidos nucleicos, este proceso puede conducir a la formación de productos finales de glicación avanzada (AGEs), los cuales pueden inducir estrés oxidativo en las células. El estrés oxidativo ocurre cuando hay un desequilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno y la capacidad de los sistemas antioxidantes para neutralizarlas, lo que puede resultar en daño celular (^25 ). Por lo tanto, la glicación contribuye al estrés oxidativo al promover la producción de radicales libres y especies reactivas de oxígeno que pueden causar peroxidación lipídica, daño al ADN y alteraciones en las proteínas. 2. 5 .2 Inflamación La glicación y la acumulación de AGEs en los tejidos pueden desencadenar una respuesta inflamatoria crónica. Los AGEs interactúan con receptores específicos, como RAGE (receptor para productos finales de glicación avanzada), presente en varios tipos celulares, incluidas las células del
