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M. De Dios
Diagnóstico Mediante Cuantificación de
Compuestos Nitrogenados No Proteicos
(CNNP)
1. Concepto:
Los compuestos nitrogenados no proteicos (CNNP) son un conjunto de compuestos
biológicos que contienen nitrógeno en su estructura y que no constituyen proteínas. Estos en
general son de bajo peso molecular.
Aunque son un sinnúmero de moléculas las que se agrupan bajo este término, para fines del
laboratorio nos interesan:
urea, ácido úrico y creatinina; estos tres metabolitos se excretan
por vía renal por lo que sus valores plasmáticos nos ayudan a medir función renal (son
indicadores de función renal). En el caso de la urea como es sintetizada en hígado también es
indicadora del funcionamiento de este órgano.
2. Ciclo del Nitrógeno en la Naturaleza:
En el aire atmosférico existe una mezcla de gases, el oxígeno molecular representa apenas un
21%, sin embargo el nitrógeno en su forma molecular (N
2
) representa el 79%.
Los organismos animales no somos capaces de utilizar este N
2
atmosférico para formar
compuestos nitrogenados, debido a que carecemos de los sistemas enzimáticos capaces de
llevar a cabo las reacciones correspondientes. El N
2
son relativamente pocas las especies
capaces de transformarlo en formas utilizables por los demás organismos vivos.
Ciclo del N
2
en la Naturaleza
1) Fijación: algunos fenómenos
atmosféricos y las bacterias fijadoras de
nitrógeno forman amoníaco a partir del N
2
atmosférico.
2) Nitrificación: prácticamente todo el
amoníaco que se produce por el proceso de
fijación es utilizado por bacterias del suelo y
transformado en nitritos y nitratos.
3) Desnitrificación: los nitratos formados
son desnitrificados por bacterias que producen
N
2
.
Parte de los nitritos y nitratos formados durante la nitrificación (paso 2), las plantas y algunas
bacterias pueden transformarlos en
NH
3
(
amoníaco) e incorporarlo a la formación de
aminoácidos. Los animales utilizan a las plantas como fuente de estos aminoácidos que son
la forma fundamental de obtención de nitrógeno utilizable.
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Cuando los organismos mueren, la degradación microbiana de sus proteínas devuelve el
amoníaco al suelo y así continúa el ciclo del nitrógeno.
El nitrógeno que adquirimos en este ciclo se encuentra en nuestro organismo principalmente
como constituyente de dos compuestos biológicos fundamentales: las
proteínas y los ácidos
nucleicos, es por ello que el metabolismo de los CNNP está estrechamente relacionado con
estas macromoléculas y
sus precursores (aminoácidos y nucleótidos).
3. Amoníaco:
El amoníaco es un compuesto químico constituido por 3 átomos de hidrógeno y uno de
nitrógeno:
NH
3
.
Normalmente las proteínas en nuestro organismo se
recambian (dinámica de catabolismo y
resíntesis proteica), del
catabolismo de las proteínas se obtienen aminoácidos y del
metabolismo de los aminoácidos se originan cantidades apreciables de NH
3
. La mayor parte
del amoníaco que se origina en los tejidos proviene de la
desaminación oxidativa del
glutamato para generar α-cetoglutarato.
El NH
3
puede ser reincorporado al metabolismo mediante la
síntesis de aminoácidos no
esenciales y otros procesos, sin embargo, las cantidades de este que se producen superan las
posibilidades de utilización por el organismo y una gran parte del amoníaco es eliminado por
vía urinaria, donde es utilizado además como un
amortiguador de pH.
El amoníaco es una sustancia tóxica cuyo aumento en sangre (hiperamonemia) y en los
tejidos pueden causar lesiones, especialmente en tejido nervioso, de ahí la importancia de su
eliminación.
Eliminación del amoníaco:
1)
Excreción renal directa: El riñón es capaz de eliminar el amoníaco del organismo en
forma de sales de amonio (NH
4
+
). En este órgano el NH
3
se combina con un ion
hidrógeno (H
+
) y forma NH
4
+
que se excreta combinado con diferentes aniones,
especialmente cloro. Esta forma de eliminación depende de los mecanismos renales de
regulación del pH, por lo cual es limitado.
2)
Formación de glutamina: La glutamina es un aminoácido que puede ser sintetizado en los
tejidos extrarrenales a partir del glutamato y NH
3
por acción de la enzima glutamina
sintetasa. (ver abajo
Figura 28-10)
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Molécula de urea
La glutamina formada será una vía para eliminar el amoníaco de los tejidos,
especialmente del nervioso. La glutamina actuará como un
vehículo de transporte de
amoníaco interorgánico.
En tejido renal y hepático, por acción de las enzimas
glutaminasa renal y glutaminasa
hepática respectivamente, la glutamina será transformada nuevamente en glutamato y
amoníaco. Este amoníaco participará en la ureogénesis o será eliminado por vía renal
directa. (
Figura 28-11)
3)
Ureogénesis/ Ciclo de la urea/ Ciclo de la ornitina: Es el mecanismo más importante para la
eliminación del amoníaco. La urea es el principal producto de eliminación del nitrógeno en
humanos, por ellos somos animales ureotélicos.
* Este proceso ocurre en el hígado, luego la urea formada pasa a la
circulación y es eliminada por vía renal.
* Ocurre en dos compartimentos celulares: mitocondria y citosol.
* Por cada molécula de urea se eliminan 2 moléculas de amoníaco.
* Pasos:
1. En la mitocondria: la enzima carbamoil fosfato sintetasa I cataliza la condensación de
CO
2
, amoníaco y ATP para formar carbamoil fosfato. La enzima que cataliza esta reacción es
la
reguladora de la ureogénesis. En esta reacción se requieren 2 moléculas de ATP.
2. La enzima ornitina transcarbamoilasa transfiere un grupo químico del carbamoil fosfato a
la ornitina y forma citrulina.
Al pH fisiológico el
NH
3
capta un protón
(H
+
) y se convierte
en
NH
4
+
. Por esto
en muchos de los
esquemas de este
resumen en lugar de
NH
3
estará el
NH
4
+
.
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3. En el citosol: la citrulina más el aspartato forman argininosuccinato por acción de la
enzima argininosuccinato sintetasa. Esta reacción requiere ATP.
4. La división del argininosuccinato por acción de la enzima argininosuccinasa
(arginosuccinato liasa) da origen a
fumarato y arginina.
5. La arginina, por acción de la enzima arginasa es divida en urea y ornitina. La ornitina
vuelve a entrar a la mitocondria del hepatocito para participar en otra ronda de síntesis de
urea.
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4. Creatina y creatinina:
La creatina es una sustancia presente en músculo esquelético, miocardio y cerebro, tanto libre
como unida a fosfato (fosfocreatina o creatinafosfato).
Síntesis de creatina:
1) La primera reacción ocurre en el riñón; en esta participan la
arginina y la glicina para
formar el ácido guanidinacético y ornitina, por acción de la enzima arginina-glicina
transaminidasa.
2) El ácido guanidinacético, recibe un grupo metilo de la S-adenosilmetionina (
metionina
activa) y forma
creatina.
3) La creatina es fosforilada a partir del ATP y forma
fosfocreatina. Esta reacción es catalizada
por la enzima
creatina quinasa (creatina fosfoquinasa/ CK/ CPK, estas 2 últimas siglas por
su nombre en inglés) en músculo esquelético y otros tejido. Esta reacción es reversible y al
invertirla se genera ATP.
La fosfocreatina tiene un enlace de alta energía que constituye una reserva energética
utilizada para mantener el nivel intracelular de ATP en músculo durante periodos breves de
actividad contráctil intensa. Cuando la energía es requerida, la fosfocreatina dona un fosfato
al ADP y así regenera ATP.
A partir de la fosfocreatina se forma la creatinina por medio de la deshidratación no
enzimática irreversible y pérdida de fosfato. La excreción de creatinina en orina es
proporcional a la masa muscular. La medición de la creatinina se utiliza como un marcador
de la
función renal.
5. Ácido úrico:
En el hombre, el producto final de la degradación de bases púricas es el ácido úrico.
De la degradación del ADN y ARN en las células se producen nucleótidos. La degradación de
nucleótidos de purina ocurre principalmente en hígado. En general los nucleó
tidos de purina,
son sometidos a hidrólisis catalizada por nucleotidasas existentes en las células, que dejan
libres los nucleó
sidos adenosina y guanosina.
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La adenosina por acción de la enzima adenosina desaminasa forma inosina. Posteriormente,
por acción de la nucleósido fosforilasa, la inosina es separada y libera hipoxantina. La
hipoxantina es oxidada a xantina por acción de la enzima xantina oxidasa. Finalmente la
xantina es oxidada nuevamente por la xantina oxidasa y se forma ácido úrico.
La guanosina por acción de la nucleósido fosforilasa libera guanina, posteriormente por
acción de la enzima
guanasa, la guanina forma xantina. Tanto el catabolismo de guanina
como de adenina tienen en común la formación de xantina. La
xantina por acción de la
enzima
xantina oxidasa forma ácido úrico. El alopurinol es un inhibidor irreversible de la
xantina oxidasa. (Ver más abajo Figura 5.1 y 5.2)
La conversión de purinas, sus nucleó
sidos y sus desoxirribonucleósidos en mononucleótidos,
envuelve a la “
vía de salvamento o recuperación de base púricas”, este proceso requiere
menos energía que la síntesis de novo. La mayoría de las células pueden llevar a cabo la vía
de salvamento y así generar nucleótidos para la síntesis de ADN y ARN. El mecanismo más
importante consiste en la transferencia de ribosa-5-fosfato desde PRPP (5-fosforribosil-1-
pirofosfato) hasta una purina libre. Dos enzimas llevan a cabo esta reacción, adenina
fosforribosil transferasa (APRT) y la
hipoxantina-guanina fosforribosil transferasa (HGPRT/
HPRT).
Figura 5.1
Figura 5.2
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Cuando se ingieren dietas ricas en ácidos nucleicos aumenta el ingreso de purinas al
organismo y, en consecuencia, se incrementa la producción de ácido úrico. Son ricos en
nucleoproteínas y por lo tanto, en bases púricas, los siguientes alimentos: carne, vísceras,
legumbres, hongos y espinacas. Café, cacao, té y bebidas carbonatadas a base de cola
contienen purinas metiladas.
Existen trastornos que se caracterizan por aumento del ácido úrico (
hiperuricemia), como la
gota y el síndrome de Lesch Nyhan, existiendo en este último un defecto en la enzima HGPRT.
Otras hiperuricemias se asocian con enfermedades que aumentan el recambio de tejidos
como el cáncer.
Bibliografía:
Bioquímica Médica, Baynes y Dominiczak. 3ra edición.
Marks’ Basic Medical Biochemistry. 2nd edition.
Harper Bioquímica Ilustrada. Edición 28.
Química Biológica de Antonio Blanco. 8va edición
Bioquímica Médica Cardellá Hernández.
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