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XXIII Congreso de Investigación CUAM-ACMor
La respiración celular y su efecto en el procesamiento del alcohol: un modelo cinético
Autores: Santiago Arrangoiz Arriola, Valeria Orozco Bilesio, Karla E. Aguirre Segura, Juan Carlos
Gómez Carrera
Profesor: Dr. Carlos Peña Malacara. Asesora: Dra. Brenda Valderrama Blanco
Escuela de procedencia: Colegio Marymount
Área: Ciencias Biológicas y de la Salud – Indagación Bibliográfica
Proyecto con apoyo externo (nivel preparatoria)
Antecedentes
De acuerdo con la Secretaría de Salud, en México hay tres millones de adictos al
alcohol, quienes están en riesgo de desarrollar cirrosis, y de éstos últimos, 70% pueden
sufrir trastornos de las funciones cerebrales.1 Y no solo esto, el alcoholismo es una
enfermedad que tiene repercusiones no solo a corto plazo (delirios, comportamiento
violento, etc.), sino también a largo plazo: gastritis, indigestión, úlcera estomacal,
trastornos hormonales, impotencia sexual, desnutrición, avitaminosis, desarrollo de
enfermedades infecciosas frecuentes, esofagitis, pancreatitis, pérdida de la visión y
disfunción eréctil.2
La cirrosis es la sexta causa de muertes en México y la tercera en hombres entre los
15 y los 64 años. De acuerdo con el Dr. D. Kershenobich, 20.3% de las muertes en México
son debido a esta enfermedad.1 La cirrosis es una condición que ataca directamente al
hígado- un órgano de suma importancia para el cuerpo humano, el cual se encarga de
sintetizar enzimas y de la metabolización de drogas, medicamentos y alcohol. Esta
enfermedad ocurre cuando existe un daño acumulado en el hígado que se caracteriza por la
formación de cicatrices en el tejido hepático y por la disminución del mismo. Estos
cambios interfieren con la estructura y funcionamiento normal del hígado, ocasionando
serias complicaciones en la circulación de la sangre a través de dicho órgano y en sus
funciones.3
Entre las funciones del hígado se encuentra el tema principal de este proyecto: el
metabolismo del etanol mediante la producción de la enzima alcohol deshidrogenasa. Esta
enzima se encarga de transformar el alcohol que ingerimos (etanol) en un aldehído
(acetaldehído). Debido a su reactividad, el acetaldehído es una de las principales sustancias
que dañan y desequilibran al hígado.4 En pocas palabras, el acetaldehído es uno de los
culpables del desarrollo de la cirrosis. La ingesta de alcohol induce la producción de la
alcohol deshidrogenasa y, como producto de la reacción, la acumulación del acetaldehído.
El acetaldehído es metabolizado en el hígado por la aldehído deshidrogenasa, la cual lo
transforma a ácido acético, un compuesto inocuo. Ambas reacciones se clasifican como
deshidrogenaciones e involucran la oxidación de los sustratos mediante la remoción de un
átomo de hidrógeno (un protón y un electrón). Las enzimas no pueden llevar a cabo las
deshidrogenaciones sin un cofactor, en este caso el NAD+ (Nicotinamida adenina
dinucleótido). La función de esta molécula es recibir un átomo de hidrógeno del sustrato,
convirtiéndose en NADH, y transferirlo al receptor final en la cadena respiratoria: el
oxígeno. 5, 6, 7, 8
XXIII Congreso de Investigación CUAM
CUAM-ACMor
La respiración celular y su efecto en el procesamiento del alcohol: un modelo cinético
El metabolismo es la suma de todas las tr
transformaciones
ansformaciones de materia y energía que
ocurren en una célula. La velocidad a la que ocurren estas transformaciones depende de dos
factores: la tasa de velocidad con las que las enzimas actúan y de la concentración de los
substratos y productos. La veloci
velocidad
dad a la cual ocurre la transformación de etanol a ácido
acético se podría estimar si se conoce la tasa de velocidad de las dos enzimas involucradas
y las concentraciones de los substratos, intermediarios y productos finales, incluyendo al
NAD+ y al NADH.
El objetivo de este proyecto es elaborar un modelo donde, tomando en cuenta los
datos que documentan la velocidad del metabolismo del alcohol, se proponga una estrategia
que acelere las descomposiciones del etanol y del acetaldehído mediante un incremento en
la respiración.
Hipótesis
Acelerando la tasaa respiratoria se disminuirá el nivel de alcohol en el cuerpo
(reducción del estado de ebriedad) y se logrará prevenir daños a largo plazo.
Objetivo general
• Desarrollar un modelo sobre el efecto de la tasa respiratoria en el metabolismo del
alcohol en el hígado humano.
Objetivos específicos
• Compilar toda la información existente sobre las tasas de velocidad de las enzimas
alcohol deshidrogenasa
hidrogenasa y acetaldeh
acetaldehído deshidrogenasa, así como información sobre
la concentración de todos los sustratos, intermediarios y productos de sus reacciones
en el hígado.
• Demostrar, mediante un modelo cinético, que el aumento de actividad respiratoria
tendrá un efecto catalizador en la transformación del etanol en ácido acético,
disminuyendo la concentración del acetaldehído.
• Generar recomendaciones para disminuir el efecto agudo de la ingesta de alcohol
que podrían reducir el riesgo de daño hepático a largo plazo.
Marco teórico
XXIII Congreso de Investigación CUAM-ACMor
La respiración celular y su efecto en el procesamiento del alcohol: un modelo cinético
Metodología
Investigar:
• Constantes catalíticas (tasas de velocidad y constantes de disociación) de las
enzimas alcohol deshidrogenasa y aldehído deshidrogenasa.
• Concentraciones de las enzimas alcohol deshidrogenasa y aldehído deshidrogenasa
en el hígado humano.
• Concentraciones de todos los sustratos, cofactores y productos de ambas reacciones
(etanol, acetaldehído y ácido acético, NAD+ y NADH).
• Crear un modelo cinético tomando en cuenta las cadenas de reacciones y las
constantes. Este modelo mostrará cómo los cambios en la velocidad de respiración
celular afectan a las tazas de transformación de todas las moléculas involucradas.
Resultados esperados
Un modelo cinético que muestre cómo la respiración celular afecta a la cantidad de
etanol consumido y a las cantidades resultantes de acetaldehído y acido acético, así como
los tiempos de procesamiento y las concentraciones de los productos finales.
Bibliografía
1) Anónimo. La Secretaría de Salud advierte sobre los riesgos y daños de esta enfermedad. Recuperado
el 20 de Febrero de 2012, desde http://www.esmas.com/salud/home/noticiashoy/381930.html#
2) Sola, B. El alcoholismo ocasiona diversas y graves enfermedades y muchos problemas familiares,
emocionales, laborales y legales, gastos innecesarios y hasta impotencia sexual. Recuperado el 20 de
Febrero de 2012, desde http://www.esmas.com/salud/saludfamiliar/adicciones/372864.html#
3) Dr. Alejandro Soza. Cirrosis hepática. Recuperado el 20 de febrero de 2012, desde
http://hepatitis.cl/617/cirrosis
4) Laura Tello Zúñiga. Efecto del consumo de alcohol en el metabolismo. Recuperado el 27 de febrero
de 2012, desde http://www.monografias.com/trabajos36/efecto-del-alcohol/efecto-del-alcohol.shtml
5) Anónimo. Alcohol deshidrogenasa. Recuperado
http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol_deshidrogenasa
el
27
de
Febrero
de
2012,
desde
6) Sanchis Fortea, M., Cuevas Badenes, J., Sanchis Arnau, A. Enzimas del metabolismo del etanol: su
posible contribución a la predisposición genética del alcoholismo. Recuperado el 27 de Febrero de 2012
desde http://www.adicciones.es/files/sanchis.pdf
7) Landa, N. Psicopatología, Trastornos de Personalidad y Déficit Neuropsicológicos en el Alcoholismo.
Recuperado el 3 de Marzo de 2012, desde http://es.scribd.com/Edguitar0477/d/63253710/41-Laaldehido-Deshidrogenasa-ALDH
8) Wikipedia. Nicotinamida adenina dinucleótido. Recuperado el 5 de Marzo de 2012 desde
http://es.wikipedia.org/wiki/NADH