Líneas de Investigación
4. Teoría de los puntos débiles del metabolismo – Glicina y enfermedades degenerativas
Nuestros estudios sobre el análisis del diseño estructural del metabolismo han puesto de manifiesto la existencia de puntos débiles en su diseño. El metabolismo es una red cuyos nodos son enzimas o metabolitos que conectan diferentes ramas. Cuando el nodo es un metabolito libre —que es lo más frecuente— éste puede distribuirse libremente entre las rutas que derivan de él, y los flujos respectivos pueden adaptarse a las necesidades metabólicas de cada rama; pero si el nodo es una enzima (una reacción con dos productos que se integran en rutas diferentes), su actividad determina una reacción con estequiometría fija y puede haber conflicto de intereses entre las ramas derivadas para el uso de cada uno de los productos, cuando los flujos necesarios de cada rama no coinciden con la estequiometría determinada por la reacción del nodo. Estos diseños son puntos débiles del metabolismo porque pueden provocar deficiencias de actividad en una de las ramas por escasez de productos. Los puntos débiles no se descubren, pues, empíricamente, sino mediante el análisis matemático de la estequiometría de las rutas, y pueden luego confirmarse mediante simulaciones con ordenador y experimentos de laboratorio. Hemos descubierto varios de estos puntos en el mapa metabólico, entre los que destacaremos la síntesis de glicina, y el acoplamiento entre el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa. Las consecuencias de estos puntos débiles pueden ser dramáticas porque condicionan fuertes restricciones metabólicas que pueden, a su vez, ser la causa de deficiencias que pueden ocasionar gran número de enfermedades degenerativas.
Los aminoácidos esenciales y el punto débil de la síntesis de glicina
La síntesis de glicina es una reacción de rotura de la serina que rinde dos productos diferentes: una molécula de glicina más una unidad C1 transportada por el tetrahidrofolato para otros procesos metabólicos. Puesto que esta reacción tiene una estequiometría fija, los flujos metabólicos para el uso de los dos productos deben ser iguales en principio (el metabolismo podría gastar más unidades C1 que glicina ya que hay una reacción de bypass que transforma ésta en aquélla, pero esta reacción es irreversible, de forma que no es posible lo contrario que sería lo realmente necesario, pues el metabolismo necesita mucha mayor cantidad de glicina que de unidades C1.
Los primeros estudios en la primera mitad del siglo XX demostraron que había ocho aminoácidos esenciales: valina, leucina, isoleucina, treonina, metionina, lisina, fenilalanina y triptófano. Estos hechos se aceptaron sin discusión, concluyendo que esos ocho aminoácidos deberían estar obligatoriamente en la dieta en las cantidades precisas. Sin embargo, estudios posteriores fueron demostrando que había otros aminoácidos que, aunque el metabolismo humano podía fabricar, no era capaz de hacerlo en las cantidades necesarias, y así se fueron incorporando más a la lista; histidina, tirosina, cisteína, y finalmente la arginina, en 1990, como consecuencia de los trabajos de Luisa Raijman en la University of Southern California, en Los Angeles [Cheung, C. W., Cohen, N. S. & Raijman, L. (1989). Channelling of urea cycle intermediates in situ in permeabilized hepatocytes. Journal of Biological Chemistry, 264, 4038-4044].
La glicina es un aminoácido esencial
La glicina debe añadirse a la lista de aminoácidos esenciales, ya que, aunque el metabolismo la puede fabricar, esta capacidad es muy inferior a lo que se requiere. Las necesidades metabólicas de glicina superan los 15 gramos diarios, mientras que la capacidad metabólica de su síntesis está entre 2 y 3 gramos; por tanto, la dieta debe cubrir obligatoriamente este déficit, como el de cualquier aminoácido esencial. La glicina debe ser considerada como aminoácido esencial, y realmente el más esencial de todos, ya que se requiere mayor cantidad de ella en la dieta que la de cualquier otro. Sin embargo, una dieta normal sólo contiene unos 2 gramos de glicina; queda, pues un déficit diario de al menos 10 gramos que está generalizado en la población humana, y en todos los animales grandes (a partir de 35 kg de peso).
Enfermedades degenerativas – Colágeno
La carencia persistente de glicina a lo largo de los años conducirá inevitablemente a que varias rutas metabólicas trabajen en condiciones precarias por falta de material. El principal proceso afectado es la síntesis de colágeno, que gasta más del 90% de la glicina disponible. La síntesis deficiente de colágeno hace que su renovación no se haga debidamente, y de ahí pueden surgir muchos problemas de salud que estén relacionados con una debilidad del sistema mecánico del cuerpo. Muchas enfermedades consideradas tradicionalmente como degenerativas, tales como artrosis, osteoporosis, debilidad de articulaciones, propensión a lesiones físicas, roturas de huesos, esguinces de tobillos, etc, son más bien enfermedades carenciales, debidas a la escasez de glicina, de igual forma que el escorbuto, que tenía toda la apariencia de ser una enfermedad degenerativa, y resultó ser una enfermedad carencial debida a la falta de vitamina C.
Aparte de los problemas relacionados con la estructura mecánica del cuerpo, la glicina se usa en muchos otros procesos metabólicos, para la síntesis de hemoglobina, de creatina, para la eliminación de colesterol, etc, y en principio, la carencia de glicina puede condicionar que todos estos procesos, o algunos de ellos no funcionen debidamente. La carencia de glicina puede, pues tener otras muchas repercusiones en la salud, todas ellas importantes, como anemia, debilidad muscular, distrofias musculares, exceso de colesterol, y muchas otras, las cuales podrían resolverse aumentando la ingesta diaria de glicina como complemento nutricional. En el IMC (pág. 21 y sig.) hemos llevado a la práctica esta conclusión en un programa experimental con un número importante de personas que se han prestado voluntariamente a ello. Dado que, siendo un aminoácido, la glicina es un nutriente, y que como tal está calificado en las leyes, y que se ha demostrado que su ingesta en las dosis recomendadas por nosotros no provoca ninguna toxicidad ni efecto secundario alguno, se puede tomar sin ningún peligro, con regularidad, como complemento nutricional.
Los resultados obtenidos en el programa nutricional que hemos llevado a cabo en el IMC han demostrado que la ingesta diaria de glicina en las dosis calculadas contribuye a resolver y a prevenir los problemas mencionados. Hemos empezado a comunicar estos resultados a la comunidad científica mediante las correspondientes solicitudes de patentes en Estados Unidos y en la Unión Europea, en una Tesis doctoral y en varios congresos.
Publicaciones
de Paz Lugo, P. (2006) Estimulación de la síntesis de colágeno en cultivos celulares. Posible tratamiento de enfermedades degenerativas mediante la dieta. Tesis Doctoral dirigida por los Profs. E. Meléndez-Hevia y J. A. Lupiáñez, y el Dr. D. Meléndez Morales. Universidad de Granada. Julio de 2006. Sobresaliente cum laude. Seleccionada por la Comisión de doctorado para publicar el resumen en la revista de la Universidad de Granada.
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