Mecanismo de defensa antioxidante
La tarea principal del glutatión en los eritrocitos maduros consiste en prevenir la oxidación de los grupos sulfhidrilo (SH) en la molécula de hemoglobina. Durante el proceso de transporte de gases se forman inevitablemente especies reactivas del oxígeno (ERO), como el peróxido de hidrógeno, que amenazan con alterar la conformación espacial de las proteínas.
De la neutralización de esta amenaza se encarga la enzima glutatión peroxidasa. Esta utiliza la forma reducida del tripéptido (denominada habitualmente GSH) para convertir el peróxido de hidrógeno en agua totalmente inofensiva. Durante esta reacción de rescate, el propio antioxidante se consume: al ceder hidrógeno, pasa a un estado oxidado inactivo (GSSG). Precisamente el mantenimiento de un nivel alto de GSH garantiza que la hemoglobina conserve su estructura y su función respiratoria.
Regeneración del glutatión
Para que el sistema de defensa antioxidante funcione sin interrupciones, las moléculas oxidadas (GSSG) deben volver constantemente a su estado activo. Este proceso es catalizado por la enzima glutatión reductasa.
La reacción de reducción es imposible sin la participación de un donante de electrones y protones. Este papel de vital importancia lo desempeña la coenzima NADPH (NADPH). Al ceder sus átomos de hidrógeno, escinde el enlace disulfuro en el GSSG, devolviendo a la célula de inmediato dos moléculas de GSH listas para funcionar. Sin una cantidad suficiente de donantes de hidrógeno, la célula agota rápidamente sus reservas de defensa.
Fuente de energía para la defensa
El único proveedor significativo de NADPH en las células sanguíneas es la fase oxidativa de la vía de las pentosas fosfato de la degradación de la glucosa.
La reacción inicial y limitante de este ciclo es la deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato bajo la acción de la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD). Precisamente en este paso la molécula de NADP+ se reduce, transformándose en NADPH + H+. De este modo, la capacidad de las células para hacer frente al estrés oxidativo depende directa y estrictamente de la intensidad de su metabolismo de carbohidratos.
Patogenia de la anemia hemolítica
La importancia clínica de las cadenas metabólicas descritas se manifiesta claramente en el déficit hereditario de la enzima G6PD. La alteración de un solo eslabón desencadena una cascada catastrófica:
- Se frena la vía de las pentosas fosfato, lo que conduce a una disminución drástica de la producción de NADPH.
- La glutatión reductasa se queda sin sustrato, por lo que cae la concentración de glutatión reducido.
- Las especies reactivas del oxígeno oxidan sin obstáculos los grupos SH de la cisteína en las moléculas de hemoglobina.
- Los protómeros de hemoglobina se unen entre sí mediante puentes disulfuro patológicos.
- La proteína desnaturalizada precipita en forma de agregados intracelulares: los cuerpos de Heinz.
- Las células sobrecargadas con dichas inclusiones pierden su plasticidad. Al intentar abrirse paso a través de capilares estrechos, sus membranas se dañan, lo que conduce inevitablemente a una destrucción masiva: la hemólisis.
Parámetros básicos del metabolismo de carbohidratos
Dado que el funcionamiento de los sistemas de defensa se basa en la utilización de carbohidratos, el médico debe conocer con precisión las características cuantitativas normales de estos procesos:
- Concentración normal de glucosa en sangre: 3,3–5,5 mmol/l (lo que equivale a 80–100 mg/dl).
- Nivel de lactato en sangre en reposo: aproximadamente 1 mmol/l.
- Efecto energético de la degradación anaeróbica: 1 mol de glucosa aporta solo 2 moles de ATP.
- Efecto energético de la degradación aeróbica: la oxidación completa de 1 mol de glucosa hasta dióxido de carbono y agua aporta 38 (o 36) moles de ATP.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿De qué aminoácidos se compone la molécula de glutatión?
La molécula de glutatión es un tripéptido compuesto por γ-glutamato, cisteína y glicina; también se le denomina γ-glutamilcisteinilglicina.
¿Qué otras enzimas antioxidantes están presentes en los eritrocitos además de la glutatión peroxidasa?
Además de la glutatión peroxidasa, en las fuentes para eritrocitos se indican:
- Superóxido dismutasa: convierte el radical superóxido en peróxido de hidrógeno.
- Glutatión reductasa: reduce el glutatión oxidado a la forma reducida utilizando NADPH.
- Catalasa: descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.
- Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa: genera NADPH en la vía de las pentosas fosfato, lo cual es necesario para el funcionamiento del sistema del glutatión.
- Metahemoglobina reductasa: reduce la metahemoglobina a hemoglobina funcional utilizando NADH.
¿A través de qué grupos químicos cumple el glutatión su función antioxidante?
El glutatión cumple su función antioxidante a través de los grupos sulfhidrilo (grupos SH).
- Grupo sulfhidrilo: está presente en la forma reducida del glutatión ($\Gamma-SH$) y asegura la neutralización de las especies reactivas del oxígeno.
- Enlace disulfuro: se forma en la molécula al pasar a la forma oxidada ($\Gamma-S-S-\Gamma$) tras la neutralización de los peróxidos.
¿Qué sustancias y metabolitos en el eritrocito forman especies reactivas del oxígeno?
En las fuentes para eritrocitos se indican las siguientes fuentes de formación de especies reactivas del oxígeno:
- Hemoglobina / hierro del hemo: durante la oxidación espontánea de la Hb(Fe²⁺) por el oxígeno se forman metahemoglobina Hb(Fe³⁺) y el anión superóxido.
- Fármacos que inducen la formación de ERO: por ejemplo, el paracetamol en el contexto clínico del déficit de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa provoca estrés oxidativo y hemólisis.
Para memorizar la cadena patológica, utilice la regla del «dominio»: el déficit de G6PD reduce la producción de NADPH → cae el nivel de glutatión → se oxida la hemoglobina → aparecen los cuerpos de Heinz → la célula se rompe (hemólisis).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué son los cuerpos de Heinz y por qué son peligrosos?
Son agregados insolubles de hemoglobina desnaturalizada. Aparecen debido a la oxidación patológica de las proteínas y privan al eritrocito de flexibilidad, por lo que se destruye en los vasos pequeños.
¿De dónde obtiene el eritrocito el NADPH para la regeneración del glutatión?
La única fuente de este coenzima en los glóbulos rojos es la fase oxidativa de la vía de las pentosas fosfato.
¿Qué enzima neutraliza directamente el peróxido de hidrógeno?
Esta reacción es catalizada por la enzima glutatión peroxidasa, que consume glutatión reducido.
Qué más repasar sobre el tema
- Estructura química y propiedades del glutatión
- Esquema detallado de las reacciones de la vía de las pentosas fosfato
- Mecanismos de formación de especies reactivas del oxígeno en la célula
- Comparación del rendimiento energético de la glucólisis aeróbica y anaeróbica
- Diagnóstico de laboratorio de las anemias hemolíticas
Domina el tema por completo en el curso de «Bioquímica»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «El papel del glutatión en los eritrocitos» y otras 3616 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 115 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Metabolismo de los carbohidratos»
Videotutoriales gratuitos: bioquímicaLecciones cortas con resúmenes, sin necesidad de registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.