1.1 Importancia

La tiamina es esencial para el metabolismo energético y la función del sistema nervioso. Su forma activa, tiamina pirofosfato (TPP), actúa como coenzima en reacciones clave:

• Descarboxilación oxidativa del piruvato: En la glucólisis, el piruvato se convierte en acetil-CoA mediante el complejo piruvato deshidrogenasa (PDH), un paso crítico para ingresar al ciclo de Krebs. Sin TPP, el piruvato se acumula, generando lactato y acidosis láctica.

• Ciclo de Krebs: La enzima α-cetoglutarato deshidrogenasa (α-KGDH) requiere TPP para convertir α-cetoglutarato en succinil-CoA, esencial para la producción de NADH y ATP.

• Metabolismo de aminoácidos ramificados (BCAA): La BCKDH (branched-chain ketoacid dehydrogenase) degrada leucina, isoleucina y valina, evitando la acumulación de metabolitos tóxicos.

• Vía de las pentosas fosfato: La transketolasa (TK) transfere grupos de 2 carbonos entre azúcares, generando ribosa-5-fosfato (para síntesis de ADN/ARN) y NADPH (antioxidante clave).

Además, la tiamina trifosfato (TTP) regula la neurotransmisión al modular canales iónicos y la liberación de sustancias como GABA y glutamato. Su deficiencia afecta la mielinización neuronal y aumenta el estrés oxidativo.

1.2 Propiedades y Fuentes

La tiamina tiene una estructura bicíclica única: un anillo pirimidina (con un grupo amino en posición C4) unido a un anillo tiazol (con un grupo hidroxietilo en C5). Es hidrosoluble, sensible al calor en pH neutro o alcalino, y se degrada por sulfitos (conservantes) o tiaminasas presentes en pescado crudo y té.

Fuentes dietéticas principales:

• Alimentos ricos: Levadura nutricional, hígado de cerdo, semillas de girasol, legumbres (lentejas, frijoles) y carne de cerdo.

• Cereales integrales: Arroz integral, avena y trigo, aunque el procesamiento (pulido) reduce su contenido hasta en un 80%.

• Factores antinutricionales: El té, café y betel contienen polifenoles que forman complejos no absorbibles con la tiamina.

Pérdidas durante la cocción:

• Hervido prolongado elimina hasta el 50% de la tiamina, ya que se difunde al agua.

• El horneado o cocción al vapor preserva mejor la vitamina, especialmente en medios ácidos.

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

La absorción ocurre principalmente en el yeyuno:

1. Desfosforilación: Enzimas intestinales convierten las formas fosforiladas de la dieta (TPP) en tiamina libre.

2. Transporte activo: A bajas concentraciones, los transportadores THTR1 y THTR2 (dependientes de sodio y pH) facilitan su entrada a los enterocitos. El alcohol y antiácidos inhiben este proceso.

3. Difusión pasiva: A altas dosis (suplementos), la tiamina cruza la membrana celular sin mediadores.

En la sangre, el 90% de la tiamina se encuentra en eritrocitos como TPP, mientras que el 10% restante circula unida a albúmina. Para ingresar al cerebro, depende del transportador THTR1 en la barrera hematoencefálica, lo que explica su lenta reposición en deficiencias crónicas.

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

La tiamina sufre fosforilación en el citosol:

• TPP: Sintetizado por la enzima tiamina pirofofocinasa (TPK), usando ATP. Es crucial para las deshidrogenasas mitocondriales (PDH, α-KGDH) y la transketolasa.

• TTP: Se forma en mitocondrias mediante quimiosmosis, participando en la fosforilación de proteínas sinápticas como la rapsina.

Funciones clave:

• Producción de energía: El TPP permite la conversión de carbohidratos en ATP a través del ciclo de Krebs.

• Síntesis de NADPH: La transketolasa genera este antioxidante, vital para neutralizar radicales libres.

• Neuroprotección: El TTP regula la excitabilidad neuronal y protege contra la apoptosis inducida por β-amiloide (relacionada con Alzheimer).

1.5 Pruebas de biomarcadores

La evaluación del estatus de tiamina incluye:

• Actividad de transketolasa eritrocítica (eTK): Mide la saturación de TPP en glóbulos rojos. Un coeficiente de activación (actividad con TPP/actividad basal) >1.25 indica deficiencia.

• Niveles de lactato y piruvato en sangre: Elevados por bloqueo de la PDH y α-KGDH. En líquido cefalorraquídeo, sugieren encefalopatías como Wernicke.

• HPLC (cromatografía líquida): Cuantifica tiamina libre y fosforilada en plasma, con valores normales de 8–30 μg/L.

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia

• Beriberi:

  • Seco: Neuropatía periférica con pérdida de reflejos, debilidad muscular y atrofia. Surge por dietas basadas en arroz pulido.

  • Húmedo: Edema, cardiomegalia e insuficiencia cardíaca por acumulación de piruvato y estrés oxidativo.

  • Infantil: En lactantes de madres deficientes, causa llanto ronco, vómitos y edema pulmonar agudo.

• Síndrome de Wernicke-Korsakoff:

  • Asociado a alcoholismo crónico. La encefalopatía de Wernicke presenta nistagmo, ataxia y confusión, mientras que la psicosis de Korsakoff implica amnesia y confabulación.

  • Lesiones cerebrales en tálamo y cuerpos mamilares son características.

• Anemia megaloblástica sensible a tiamina (TRMA):

  • Enfermedad genética por mutaciones en el transportador THTR1. Se trata con dosis altas de tiamina (25–100 mg/día).

Toxicidad

Es rara debido a la excreción renal eficiente. Sin embargo:

• Dosis >3 g/día: Pueden causar neuropatía sensorial por bloqueo de canales de potasio.

• Administración intravenosa rápida: Riesgo de anafilaxia por liberación de histamina.

1.1 Importancia

La riboflavina es indispensable para la vida celular:

• Coenzimas esenciales: La riboflavina actúa como precursora de FMN (flavina mononucleótido) y FAD (flavina adenina dinucleótido), cofactores clave en reacciones de oxidación-reducción.

• Metabolismo energético: Participa en la cadena respiratoria mitocondrial (Complejo I y II) y el ciclo de Krebs (succinato deshidrogenasa).

• Protección antioxidante: Mantiene niveles de glutatión reducido (GSH) mediante la enzima glutatión reductasa, neutralizando radicales libres.

• Activación de vitaminas: Interviene en la conversión de vitamina B6 (piridoxina) y folato a sus formas activas.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Estructura química: Compuesto tricíclico con núcleo isoaloxazina y cadena ribitilo. Es sensible a la luz UV, degradándose a lumiflavina y lumicromo.

• Solubilidad: Hidrosoluble en condiciones ácidas, inestable en medios alcalinos.

• Fuentes dietéticas principales:

  • Animales: Hígado, huevos, lácteos (leche, queso).

  • Vegetales: Espinacas, brócoli, legumbres, cereales integrales.

• Factores que reducen su contenido:

  • Exposición a luz solar (pérdida del 50% en leche en botellas de vidrio).

  • Molienda de granos (elimina germen y salvado ricos en riboflavina).

  • Hervido prolongado (lixiviación al agua).

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

1. Liberación de formas coenzimáticas: FMN y FAD en alimentos son hidrolizados a riboflavina libre por fosfatasas intestinales.

2. Transporte activo:

   • RFT-1: Transportador en el borde en cepillo del intestino, dependiente de sodio y pH neutro.

   • RFT-2: Transportador en la membrana basolateral, funciona mejor en pH ácido (≈6.0).

3. Factores que influyen:

   • Aumentan absorción: Presencia de bilis, motilidad intestinal.

   • Disminuyen absorción: Alcohol, fibra psyllium, antiácidos.

4. Defectos genéticos:

   • Mutaciones en RFT-1 causan aciduria orgánica múltiple.

   • Mutaciones en RFT-2 se vinculan al síndrome de Brown-Vialetto-Van Laere (neurodegeneración y sordera).

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Fosforilación:

  • FMN: Sintetizado por flavocinasa en el citosol, usando ATP.

  • FAD: Producido por FAD sintetasa en mitocondrias, añadiendo ADP a FMN.

• Funciones clave:

  • Producción de ATP: En cadena respiratoria (NADH deshidrogenasa) y β-oxidación de ácidos grasos (acil-CoA deshidrogenasa).

  • Desintoxicación: Citocromo P450 (metabolismo de fármacos y toxinas).

  • Síntesis de ADN: Participa en la conversión de folato a tetrahidrofolato (THF).

  • Integridad epitelial: Mantiene salud de piel y mucosas mediante regeneración celular.

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Actividad de glutatión reductasa eritrocítica (eGR):

  • Coeficiente de activación (CA): Actividad con FAD añadido / Actividad basal.

  • Interpretación: CA < 1.2 (normal), CA 1.2–1.3 (deficiencia subclínica), CA > 1.3 (deficiencia grave).

• Excreción urinaria:

  • Normal: 120–300 µg/día.

  • Deficiencia: <40 µg/día.

• Niveles en sangre:

  • Plasma: 4–24 µg/dL.

  • Eritrocitos: <0.15 mg/L indica deficiencia.

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia de Riboflavina

• Manifestaciones clínicas:

  • Lesiones mucocutáneas:

    • Queilitis angular (grietas en comisuras labiales).

    • Glositis (lengua magenta, papilas atróficas).

    • Dermatitis seborreica (pliegues nasales, escrotales).

  • Alteraciones oculares: Fotofobia, vascularización corneal.

  • Anemia normocítica: Por disfunción en la eritropoyesis y metabolismo del hierro.

  • Neuropatía periférica: Parestesias, debilidad muscular.

• Grupos de riesgo:

  • Embarazadas, lactantes, ancianos, alcohólicos, dietas sin lácteos.

  • Pacientes con malabsorción intestinal (celiaquía, Crohn).

Exceso de Riboflavina

• Toxicidad mínima:

  • No se han reportado efectos graves por consumo excesivo oral.

  • Orina adquiere color amarillo fluorescente (excreción renal del excedente).

• Efectos raros:

  • Altas dosis intravenosas: Shock anafiláctico por liberación de histamina.

  • Suplementos megadosis (>400 mg/día): Neuropatía leve transitoria en casos aislados.

1.1 Importancia

La niacina es fundamental para la síntesis de NAD⁺ (nicotinamida adenina dinucleótido) y NADP⁺ (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato), coenzimas esenciales en más de 400 reacciones enzimáticas. Estas moléculas actúan como transportadoras de electrones en procesos clave:

• Metabolismo energético: El NAD⁺ participa en la glucólisis y el ciclo de Krebs, facilitando la producción de ATP. En la cadena respiratoria, el NADH dona electrones para generar un gradiente protónico que impulsa la síntesis de ATP.

• Reparación del ADN: Las PARPs (poli ADP-ribosa polimerasas) consumen NAD⁺ para reparar daños en el ADN causados por estrés oxidativo o radiación.

• Regulación epigenética: Las sirtuínas, enzimas dependientes de NAD⁺, modulan la expresión génica, el envejecimiento celular y la respuesta al estrés metabólico.

• Síntesis de lípidos: El NADPH provee los electrones necesarios para la biosíntesis de ácidos grasos y colesterol.

Paradoja histórica: La pelagra, causada por deficiencia de niacina, afectó a poblaciones que consumían maíz no procesado. Aunque el maíz contiene niacina, está unida a carbohidratos (niacitina), haciéndola inaccesible. La nixtamalización (tratamiento con cal) libera la niacina, práctica ancestral en Mesoamérica que evitó la pelagra en culturas precolombinas.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Formas activas:

  • Ácido nicotínico (NA): Usado en dosis altas para reducir colesterol, pero causa rubor cutáneo.

  • Nicotinamida (NAm): No produce rubor, común en suplementos y alimentos fortificados.

• Estabilidad: Resiste altas temperaturas, pero se pierde en agua de cocción (ej.: hervido de vegetales).

• Fuentes dietéticas:

  • Origen animal: Hígado (≈15 mg/100 g), pollo, salmón, lácteos.

  • Origen vegetal: Cacahuetes (12 mg/100 g), arroz integral, legumbres.

  • Maíz nixtamalizado: Tratamiento alcalino (cal) libera niacina biodisponible.

  • Síntesis endógena: 3% del triptófano dietético se convierte en niacina, proceso que requiere vitamina B6, hierro y zinc.

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

1. Digestión de coenzimas: Enzimas como la NAD(P)+ glicohidrolasa en el intestino liberan nicotinamida (NAm) a partir de NAD y NADP dietéticos.

2. Absorción intestinal:

   • Transporte activo: NA y NAm usan transportadores SLC5A8 (dependiente de sodio) y SLC22A13 en el yeyuno.

   • Dosis farmacológicas: Absorción pasiva por difusión simple (eficiencia ≈95%).

3. Distribución sistémica:

   • Viajan libres en plasma o unidas a albúmina.

   • El hígado convierte NAm en NAD⁺ mediante la vía de rescate, dominante en humanos.

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Vías biosintéticas:

  • De novo: Conversión de triptófano a ácido quinolínico, un proceso de 6 pasos que requiere vitamina B6 y hierro.

  • De rescate: Reciclaje de NAm a NAD⁺ mediante la enzima nicotinamida fosforribosiltransferasa (NAMPT), crucial en tejidos con alta demanda energética (corazón, cerebro).

• Funciones clave:

  • Producción de ATP: El NADH mitocondrial dona electrones en la cadena respiratoria.

  • Defensa antioxidante: El NADPH regenera glutatión reducido (GSH), neutralizando radicales libres.

  • Reparación genómica: Las PARPs consumen NAD⁺ para reparar roturas de ADN.

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Niveles sanguíneos:

  • NAD⁺ en eritrocitos: <20 nmol/gHb indica deficiencia.

  • Ratio NAD⁺:NADP⁺: Un valor bajo (<1.0) sugiere estrés oxidativo o deficiencia.

• Metabolitos urinarios:

  • N1-metilnicotinamida (NMN): <0.8 mg/día (deficiencia leve).

  • 2-piridona: Ratio NMN/2-piridona <1.0 correlaciona con pelagra subclínica.

    
    

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia: Pelagra

• Etiología: Dietas basadas en maíz no tratado, alcoholismo crónico (↓ absorción de triptófano), síndrome de Hartnup (defecto en transporte de aminoácidos).

• Manifestaciones clínicas:

  • Dermatitis fotosensible: Lesiones simétricas en cuello ("collar de Casal"), manos y rostro.

  • Alteraciones gastrointestinales: Glositis (lengua roja y lisa), diarrea crónica.

  • Trastornos neuropsiquiátricos: Ansiedad, demencia, alucinaciones (sin tratamiento, puede ser fatal).

• Diagnóstico diferencial: Dermatitis por déficit de zinc, lupus eritematoso.

Exceso/Toxicidad

• Efectos agudos (dosis >1 g/día):

  • Rubor cutáneo: Liberación de prostaglandinas (PGD2) por activación del receptor GPR109A en células de Langerhans.

  • Hepatotoxicidad: Elevación de ALT/AST (más común con ácido nicotínico de liberación prolongada).

• Efectos crónicos:

  • Hiperglucemia: Inhibición de la lipólisis en adipocitos → aumento de ácidos grasos libres → resistencia a insulina.

  • Hiperuricemia: Inhibición de la excreción renal de ácido úrico (riesgo de gota).

1.1 Importancia

• Papel central en el metabolismo intermediario:

  • Coenzima A (CoA):

    • Esencial para la activación de grupos acetilo en el ciclo de Krebs, conectando carbohidratos, lípidos y proteínas.

    • Participa en la síntesis de ácidos grasos (como acetil-CoA y malonil-CoA).

  • Proteína transportadora de acilos (ACP):

    • Transporta intermediarios durante la elongación de ácidos grasos en la síntesis de lípidos.

  • Acetilación no enzimática:

    • Regula la actividad de proteínas como histonas (modificación epigenética) y α-tubulina (estabilidad del citoesqueleto).

• Síntesis de moléculas clave:

  • Colesterol: Precursor de hormonas esteroideas (cortisol, estrógenos).

  • Esfingolípidos: Componentes de membranas celulares y señales intracelulares.

  • Acetilcolina: Neurotransmisor crítico para la función neuromuscular.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Química detallada:

  • Forma activa: 4′-fosfopanteteína (derivado fosforilado unido a CoA o ACP).

  • Estabilidad:

    • pH óptimo: Neutral (se degrada en medios ácidos o alcalinos).

    • Temperatura: Sensible a cocción prolongada (>100°C).

• Fuentes biodisponibles:

  • Alimentos fermentados: Yogur, kimchi (producido por microbiota).

  • Suplementos: Pantotenato de calcio (forma estable) y dexpantenol (usado tópicamente).

• Factores antinutricionales:

  • Inhibidores de panteteinasa: Presentes en legumbres crudas, reducen la liberación de vitamina B5.

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

• Procesos intestinales:

  • Hidrólisis enzimática:

    • Fosfatasas alcalinas: Liberan panteteína desde CoA.

    • Panteteinasa intestinal: Convierte panteteína en ácido pantoténico libre.

  • Transportadores específicos:

    • SMVT (SLC5A6): Transporta B5 junto a biotina y ácido lipoico (competencia por absorción).

• Distribución tisular:

  • Cerebro: Atraviesa la barrera hematoencefálica mediante difusión facilitada.

  • Mitocondrias: 70% del CoA celular está aquí, clave para la producción de ATP.

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Ruta de síntesis de CoA (4 etapas):

  1. Fosforilación: Pantotenato quinasa (PanK1-4) → 4′-fosfopantotenato.

  2. Unión a cisteína: Forma 4′-fosfopantoteinilcisteína.

  3. Descarboxilación: Genera 4′-fosfopanteteína.

  4. Adenilación y fosforilación: Produce CoA en mitocondrias.

• Regulación clave:

  • Retroalimentación por CoA/acil-CoA: Inhiben PanK (excepto PanK3, insensible).

  • Carnitina: Contrarresta la inhibición de PanK por acil-CoA.

• Funciones emergentes:

  • Regulación de PPARs (receptores nucleares que controlan la expresión génica lipídica).

  • Autofagia: CoA regula la degradación de organelas dañadas.

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Métodos de evaluación:

  • HPLC (High Performance Liquid Chromatography): Mide ácido pantoténico en plasma/orina.

  • Ensayo enzimático: Evalúa actividad de CoA en eritrocitos.

• Valores de referencia:

  • Plasma: 1–6 μM (óptimo); <1 μM sugiere deficiencia.

  • Orina de 24 h: 1–15 mg/día (varía con dieta).

• Casos clínicos:

  • Enfermedad de Hallervorden-Spatz: Niveles bajos de CoA en cerebro por mutación en PanK2.

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia

• Manifestaciones graves:

  • Síndrome de "pies ardientes": Dolor neuropático por afectación de nervios periféricos.

  • Hipoglucemia: Fallo en gluconeogénesis (CoA necesario para piruvato carboxilasa).

  • Insuficiencia adrenal: Disminución en síntesis de hormonas esteroideas.

• Grupos vulnerables:

  • Pacientes con mutaciones en PanK2: Neurodegeneración con acumulación de hierro en ganglios basales.

  • Alcoholismo crónico: Disminución de absorción y aumento de excreción urinaria.

Exceso

• Efectos reportados:

  • Dosis >10 g/día: Diarrea osmótica por saturación de transportadores intestinales.

  • Interacciones: Potencial reducción de efectividad de antibióticos tetraciclínicos.

1.1 Importancia

• Funciones clave:

  • Coenzima activa: Fosfato de piridoxal (PLP), forma metabólicamente activa derivada de piridoxina (Pn), piridoxal (Pal) y piridoxamina (Pm).

  • Metabolismo de aminoácidos:

    • Transaminaciones: Síntesis de neurotransmisores (serotonina, GABA, dopamina).

    • Descarboxilaciones: Producción de histamina, esfingolípidos y hemoglobina.

    • Transulfuración: Conversión de homocisteína a cisteína, reduciendo riesgo cardiovascular.

  • Síntesis de niacina: Conversión de triptófano a niacina, previniendo pelagra.

  • Gluconeogénesis: Participación en glucógeno fosforilasa para liberar glucosa-1-fosfato.

  • Expresión génica: Regulación de la síntesis de proteínas y enzimas.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Estructura química:

  • Derivados de 3-hidroxi-2-metilpiridina: Pn (alcohol), Pal (aldehído), Pm (amina).

  • Forma activa: PLP (fosfato de piridoxal).

• Propiedades físicas:

  • Solubilidad: Hidrosoluble, estable en ácido, sensible a luz y pH alcalino.

  • Degradación: Pérdidas de 30-70% en cocción de carnes (Pal y Pm son más sensibles que Pn).

• Fuentes dietéticas:

  • Animales: Hígado, salmón, pollo, huevos.

  • Vegetales: Plátanos, espinacas, papas, nueces, cereales integrales.

  • Glicósidos: En plantas (ej.: 5′-O-β-glucopiranosil Pn), con biodisponibilidad reducida (20-60%).

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

• Liberación de formas coenzimáticas:

  • Dephosphorylation: Fosfatasas alcalinas desfosforilan PLP y PMP en intestino.

  • Deglicosilación: Lactasa-florizina hidrolasa libera Pn de glicósidos.

• Absorción intestinal:

  • Difusión pasiva: Principal mecanismo para Pn, Pal, Pm.

  • Fosforilación intracelular: Atrapamiento de vitamers como PLP por piridoxal quinasa.

• Transporte sistémico:

  • Plasma: >90% como PLP unido a albúmina (Schiff base).

  • Eritrocitos: PLP forma base de Schiff con hemoglobina (niveles 6x mayores que en plasma).

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Interconversión de vitamers:

  1. Fosforilación: Piridoxal quinasa (Pn/Pal/Pm → PnP/PalP/PmP).

  2. Oxidación: Piridoxamina fosfato oxidasa (PmP → PLP).

• Catabolismo:

  • PLP → Ácido 4-piridóxico (excretado en orina) vía aldehído oxidasa.

• Funciones clave de PLP:

  • Síntesis de neurotransmisores:

    • Serotonina (triptófano descarboxilasa).

    • GABA (glutamato descarboxilasa).

  • Metabolismo de homocisteína: Cistationina β-sintasa (reducción de riesgo cardiovascular).

  • Hemo: δ-aminolevulinato sintasa (síntesis de porfirinas).

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Niveles plasmáticos de PLP:

  • Normal: ≥30 nM; Marginal: 20-30 nM; Deficiencia: <20 nM.

• Metabolitos urinarios:

  • Ácido 4-piridóxico: Principal producto de excreción (50% de la ingesta).

  • Xanturénico: Elevado tras carga de triptófano en deficiencia.

• Pruebas funcionales:

  • Actividad de transaminasas eritrocitarias: Estimulación in vitro con PLP indica deficiencia.

    
    

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia

• Causas:

  • Alcoholismo (acetaldehído desplaza PLP de proteínas).

  • Fármacos: Isoniazida (antituberculoso), penicilamina, anticonvulsivantes.

  • Mutaciones genéticas: Déficit de antiquitina (convulsiones neonatales).

• Manifestaciones:

  • Neurológicas: Neuropatía periférica, convulsiones, depresión.

  • Dermatológicas: Queilosis, glositis, dermatitis seborreica.

  • Hematológicas: Anemia sideroblástica (fallo en síntesis de hemo).

  • Inmunológicas: Disminución de linfocitos T y producción de anticuerpos.

Exceso

• Toxicidad:

  • Dosis >500 mg/día: Neuropatía sensorial (ataxia, parestesias).

  • Interacciones: Antagoniza levodopa en Parkinson (precaución en suplementos).

• Límite superior tolerable: No establecido, pero >100 mg/día se asocia a riesgo.

1.1 Importancia

• Papel central en el metabolismo intermediario:

  • Coenzima esencial para 5 carboxilasas:

    • Acetil-CoA carboxilasa (ACC): Cataliza la carboxilación de acetil-CoA a malonil-CoA, paso limitante en la síntesis de ácidos grasos.

    • Piruvato carboxilasa: Genera oxaloacetato para gluconeogénesis y replenación del ciclo de Krebs.

    • Propionil-CoA carboxilasa: Convierte propionil-CoA (derivado de metionina, treonina y ácidos grasos de cadena impar) en metilmalonil-CoA.

    • β-Metilcrotonil-CoA carboxilasa: Participa en la degradación de la leucina.

    • Carboxilasa de urea: Regula la síntesis de urea en el ciclo de la ornitina.

  • Regulación epigenética:

    • Biotinilación de histonas: Modifica histonas H3 y H4 en regiones teloméricas y sitios específicos (lisina 8, 12), afectando la compactación de la cromatina y la expresión génica.

    • Silenciamiento génico: La holocarboxilasa sintetasa (HCS) biotinila histonas para suprimir genes relacionados con el estrés oxidativo.

  • Señalización celular:

    • Regula vías de NF-κB y AP-1, modulando la respuesta inflamatoria y la apoptosis.

    • Aumenta la producción de óxido nítrico (NO), influyendo en la vasodilatación y la función endotelial.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Estructura química:

  • Heterociclo fusionado: Ureido + tetrahidrotiofeno + cadena valérico.

  • Forma activa: Unida covalentemente a enzimas como biocitina (biotina + lisina).

• Propiedades físicas:

  • Estabilidad: Sensible a oxidación y pH extremos. Resiste calor si no hay peroxidación lipídica.

• Fuentes dietéticas:

  • Animales: Hígado, yema de huevo, salmón.

  • Vegetales: Nueces, soja, espinacas.

  • Microbiota intestinal: Bacterias del colon sintetizan biotina (5% del requerimiento diario).

• Factores antinutricionales:

  • Avidina en clara de huevo cruda: forma complejos no absorbibles con biotina.

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

• Absorción intestinal:

  • Transporte activo: Mediante SMVT (transportador dependiente de sodio) en yeyuno.

  • Difusión pasiva: A altas concentraciones luminales (>5 μM).

• Transporte sistémico:

  • Plasma: 50% libre, 7% unido a albúmina, 12% unido a biotinidasa.

  • Células: SMVT y MCT1 (transportador de monocarboxilatos) facilitan entrada.

• Distribución tisular:

  • Hígado: Principal reservorio (800–3000 ng/g, mayormente en mitocondrias).

  • Embarazo: Niveles fetales 3–17 veces mayores que en la madre.

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Síntesis de holocarboxilasas:

  • Holocarboxilasa sintetasa (HCS): Une biotina a apocarboxilasas usando ATP.

• Reciclaje:

  • Biotinidasa: Libera biotina de biocitina para reutilización.

• Funciones no enzimáticas:

  • Regulación génica: Biotinilación de histonas (H3, H4) en regiones teloméricas.

  • Señalización celular: Modula vías de NF-κB, producción de óxido nítrico (NO) y niveles de calcio intracelular.

• Catabolismo:

  • Oxidación a bisnorbiotina y ácido 3-hidroxiisovalérico (marcador de deficiencia).

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Metabolitos urinarios:

  • Ácido 3-hidroxiisovalérico: Elevado en deficiencia (por fallo de β-metilcrotonil-CoA carboxilasa).

  • Bisnorbiotina: Principal metabolito excretado.

• Pruebas enzimáticas:

  • Actividad de propionil-CoA carboxilasa (PCC) en linfocitos: Coeficiente PCC (actividad basal/actividad + biotina) >1.2 indica deficiencia.

• Niveles plasmáticos:

  • Biotina libre: 0.1–0.5 nM (normal); <0.1 nM sugiere deficiencia.

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia

• Causas:

  • Dieta con clara de huevo cruda: Avidina bloquea absorción.

  • Nutrición parenteral sin suplementos: Casos históricos en TPN.

  • Defectos genéticos:

    • Déficit de biotinidasa (1:60,000 nacimientos): Acumulación de biocitina.

    • Déficit de HCS: Fallo en unir biotina a carboxilasas.

• Manifestaciones:

  • Dermatológicas: Dermatitis periorificial, alopecia.

  • Neurológicas: Convulsiones, hipotonía, retraso del desarrollo.

  • Metabólicas: Acidosis láctica, hiperamonemia.

Exceso

• Toxicidad prácticamente nula:

  • Dosis altas (200 mg/día): Usadas en tratamiento de errores innatos sin efectos adversos.

  • Interferencia en pruebas de laboratorio: Altas dosis alteran resultados de hormonas tiroideas y troponina cardíaca.

1.1 Importancia

• Central en el metabolismo de un solo carbono:

  • Síntesis de nucleótidos: Provee grupos metilo y formilo para purinas (adenina, guanina) y timidilato (ADN).

  • Metilaciones epigenéticas: Donante de metilos para metilación de ADN (CpG) e histonas, regulando expresión génica.

  • Conversión de homocisteína a metionina: Requiere vitamina B₁₂ como cofactor; fallo causa acumulación de homocisteína (riesgo cardiovascular).

  • Desarrollo embrionario: Previene defectos del tubo neural (DTN) al apoyar cierre del neuroporo en las primeras 4 semanas de gestación.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Estructura química:

  • Pteroilpoliglutamato: Forma natural en alimentos, con una cadena de 1-8 glutamatos unidos por enlaces γ-carboxilo.

  • Formas activas:

    • 5-metil-THF: Principal forma en plasma (80%), transporta metilos para la síntesis de metionina.

    • 10-formil-THF: Participa en la síntesis de purinas (adenina y guanina).

    • 5,10-metileno-THF: Intermediario clave en la síntesis de timidilato y en la metilación de ADN.

• Fuentes dietéticas:

  • Vegetales de hoja verde: Espinacas (194 μg/100 g), col rizada, brócoli.

  • Legumbres: Lentejas (358 μg/100 g), garbanzos, frijoles negros.

  • Alimentos fortificados: Harinas de trigo (140 μg/100 g en EE.UU.), cereales para el desayuno, arroz enriquecido.

  • Origen animal: Hígado de res (290 μg/100 g), yema de huevo.

• Estabilidad y biodisponibilidad:

  • Sensible a calor y luz: Pérdidas de hasta 80% durante la cocción prolongada.

  • Factores antinutricionales: Inhibidores de conjugasas en legumbres crudas (ej.: frijoles rojos) reducen la absorción.

  • Biodisponibilidad: 50% en dietas mixtas; el ácido fólico sintético (en suplementos) es 85% más biodisponible que los folatos naturales.

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

• Digestión de poliglutamatos:

  • Enzimas folil conjugasas en yeyuno convierten folatos dietéticos (poliglutamatos) a monoglutamatos (5-metil-THF, ácido fólico).

• Transporte intestinal:

  • RFC (Transportador de Folato Reducido): pH dependiente, transporta formas reducidas (5-metil-THF).

  • PCFT (Transportador Acoplado a Protones): Activo en pH ácido, absorbe ácido fólico y 5-formil-THF.

• Distribución sistémica:

  • Plasma: 5-metil-THF (80% unido a albúmina).

  • Tejidos: Hígado (principal reservorio, 50% del total corporal), eritrocitos (indican estado a largo plazo).

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Activación:

  • Dihidrofolato reductasa (DHFR): Reduce ácido fólico a THF (paso inhibido por metotrexato).

  • Folilpoliglutamato sintetasa: Añade glutamatos para retención celular.

• Ciclo de un solo carbono:

  1. Serina hidroximetiltransferasa (SHMT): Transfiere grupo metileno de serina a THF → 5,10-metileno-THF.

  2. Metilen-THF reductasa (MTHFR): Convierte 5,10-metileno-THF a 5-metil-THF (requiere vitamina B₂).

  3. Metionina sintasa: Transfiere metilo de 5-metil-THF a homocisteína → metionina (requiere vitamina B₁₂).

• Funciones:

  • Síntesis de purinas (10-formil-THF) y timidilato (5,10-metileno-THF).

  • Metilación de ADN/histonas (epigenética) y fosfatidilcolina.

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Marcadores directos:

  • Folato sérico (3–20 ng/mL): Refleja ingesta reciente.

  • Folato eritrocitario (140–628 ng/mL): Indicador de reservas a largo plazo.

• Marcadores funcionales:

  • Homocisteína plasmática (>13 μM = deficiencia).

  • Ácido metilmalónico (MMA): Normal en deficiencia de folato, elevado en B₁₂.

• Genética:

  • Polimorfismo MTHFR C677T: Asociado con DTN y homocisteinemia. Prueba PCR-RFLP común.

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia

• Causas:

  • Dieta pobre en vegetales, alcoholismo, malabsorción (enfermedad celíaca), fármacos (metotrexato).

  • Polimorfismos genéticos: MTHFR C677T, RFC A80G.

• Manifestaciones:

  • Anemia megaloblástica: Eritrocitos grandes, hipersegmentación de neutrófilos.

  • DTN (espina bífida, anencefalia) en embarazos con deficiencia materna.

  • Homocisteinemia: Riesgo cardiovascular (aterosclerosis, trombosis).

  • Alteraciones neurológicas: Depresión, deterioro cognitivo.

Exceso

• Toxicidad baja:

  • Enmascaramiento de deficiencia de B₁₂: Corrección de anemia pero no de neuropatía.

  • Riesgo de cáncer colorrectal: En estudios con altas dosis (>1 mg/día) en individuos con lesiones precancerosas.

• Límite superior tolerable: 1 mg/día (adultos).

1.1 Importancia

• Síntesis de ADN y división celular:

  • Esencial para la formación de timidilato (precursor del ADN) al regenerar tetrahidrofolato (THF) a través de la metionina sintasa.

  • Mantiene la integridad del ciclo de folato, evitando la "trampa del metilfolato".

• Metabolismo energético:

  • Participa en la conversión de metilmalonil-CoA a succinil-CoA (vía metilmalonil-CoA mutasa), crucial para el metabolismo de ácidos grasos de cadena impar y aminoácidos (valina, isoleucina).

• Función neurológica:

  • Síntesis de mielina y neurotransmisores (ej., serotonina) mediante la producción de S-adenosilmetionina (SAM).

• Homeostasis de homocisteína:

  • Reduce los niveles de homocisteína plasmática (factor de riesgo cardiovascular) mediante su remetilación a metionina.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Estructura química:

  • Corrina (anillo tetrapirrólico) con un átomo de cobalto central unido a grupos funcionales: metilo (CH₃), 5’-desoxiadenosilo o ciano (CN⁻).

  • Formas activas: Metilcobalamina (citosol) y Adenosilcobalamina (mitocondria).

• Fuentes dietéticas:

  • Origen animal: Hígado (83 µg/100 g), riñón, carne de res, huevos, lácteos.

  • Algas y fermentados: Nori (Porphyra spp.), tempeh, chlorella (contienen análogos inactivos como pseudovitamina B₁₂).

• Estabilidad:

  • Sensible a luz UV, pH ácido extremo y altas temperaturas (pérdidas del 30% en cocción).

  • Resistente a la degradación enzimática cuando está unida a proteínas (haptocorrina, factor intrínseco).

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

• Liberación gástrica:

  • El ácido clorhídrico y las proteasas (pepsina) liberan B₁₂ de las proteínas alimentarias.

• Unión a proteínas:

  • Factor intrínseco (FI): Glicoproteína secretada por células parietales gástricas. Forma complejo B₁₂-FI estable en el duodeno.

  • Receptores ileales: Cubilina y amnionless (AMN) internalizan el complejo B₁₂-FI en el íleon terminal.

• Transporte sanguíneo:

  • Haptocorrina (HC): Transporta el 80% de la B₁₂ circulante (depósito inactivo).

  • Transcobalamina II (TCII): Transporta el 20% activo a tejidos (holo-TC).

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Activación intracelular:

  • Lisosomas: Liberación de B₁₂ del complejo TCII-receptor.

  • Citoplasma: Metilación por metionina sintasa (dependiente de folato) → Metilcobalamina.

  • Mitocondria: Adenosilación por vitamina B₁₂ coenzima sintetasa → Adenosilcobalamina.

• Enzimas clave:

  • Metionina sintasa (MS):

    • Transfiere metilos desde 5-metil-THF a homocisteína, regenerando metionina y THF.

    • Requiere cobalamina reducida (Co⁺) y metilcobalamina.

  • Metilmalonil-CoA mutasa (MCM):

    • Convierte metilmalonil-CoA a succinil-CoA, esencial en el ciclo de Krebs y gluconeogénesis.

• Regulación génica:

  • La B₁₂ modula la expresión de genes implicados en la síntesis de mielina (ej., proteína básica de mielina) y la reparación del ADN.

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Marcadores directos:

  • B₁₂ sérica: <148 pmol/L indica deficiencia (falso bajo en embarazo y mieloma múltiple).

  • Holo-TC (TCII-B₁₂): <35 pmol/L refleja depleción temprana.

• Marcadores funcionales:

  • Ácido metilmalónico (MMA): >0.4 µmol/L en plasma (específico de deficiencia de B₁₂).

  • Homocisteína (Hcy): >15 µmol/L (compartido con deficiencia de folato y B₆).

• Pruebas genéticas:

  • Mutaciones en CUBN (cubilina) o AMN causan síndrome de Imerslund-Gräsbeck (malabsorción selectiva de B₁₂).

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia

• Causas principales:

  • Dieta vegana estricta: Ausencia de fuentes animales (la B₁₂ no existe en plantas no fermentadas).

  • Anemia perniciosa: Autoinmune (anticuerpos anti-FI o anti-células parietales).

  • Malabsorción: Enfermedad de Crohn, resección ileal, gastrectomía total.

  • Fármacos: Metformina (reduce absorción), inhibidores de bomba de protones (disminuyen liberación gástrica).

• Manifestaciones clínicas:

  • Hematológicas: Anemia megaloblástica (macrocitos, neutrófilos hipersegmentados).

  • Neurológicas: Neuropatía periférica (parestesias), degeneración combinada subaguda de la médula (ataxia, pérdida vibratoria).

  • Psiquiátricas: Demencia reversible, depresión, psicosis.

  • Metabólicas: Hiperhomocisteinemia (↑ riesgo trombótico) y aciduria metilmalónica.

Exceso

• No reporta toxicidad:

  • Niveles séricos elevados (>664 pmol/L) pueden indicar enfermedades (ej., leucemia, hepatopatías).

  • La suplementación oral alta (>1000 µg/día) es segura (absorción pasiva limitada al 1%).

1.1 Importancia

• Antioxidante primario: Neutraliza especies reactivas de oxígeno (ROS) y nitrógeno (RNS) en fluidos extracelulares y tejidos, protegiendo lípidos, proteínas y ADN del daño oxidativo.

• Síntesis de colágeno: Cofactor esencial para las prolil y lisil hidroxilasas, enzimas que hidroxilan residuos de prolina y lisina en el procolágeno, permitiendo su ensamblaje en triple hélice estable.

• Absorción de hierro no hemo: Reduce Fe³⁺ a Fe²⁺ en el intestino, mejorando su biodisponibilidad al formar quelatos solubles.

• Síntesis de neurotransmisores:

  • Participa en la dopamina β-hidroxilasa para convertir dopamina en noradrenalina en vesículas cromafines.

  • Interviene en la síntesis de serotonina.

• Función inmune: Protege leucocitos (neutrófilos, macrófagos) del estrés oxidativo durante la respuesta inflamatoria.

1.2 Propiedades y Fuentes

• Estructura química:

  • Ácido 2,3-didehidro-L-treo-hexano-1,4-lactona.

  • Formas redox: ascorbato (reducido) y dehidroascórbico (oxidado).

  • Semidehidroascorbato: Radical intermedio con vida media corta.

• Fuentes dietéticas:

  • Frutas: Guayaba (228 mg/100 g), kiwi (93 mg), naranja (53 mg), fresas.

  • Vegetales: Pimiento rojo (128 mg), brócoli (89 mg), espinacas (28 mg).

  • Alimentos fortificados: Jugos enriquecidos, cereales.

• Estabilidad:

  • Sensible a calor: Pérdidas del 30-80% durante cocción prolongada.

  • Oxidación acelerada por luz, pH alcalino y metales (Fe³⁺, Cu²⁺).

  • Degradación irreversible: A ácido 2,3-dicetogulónico en pH neutro.

1.3 Mecanismos de Absorción y Transporte

• Absorción intestinal:

  • Transporte activo: Mediante SVCT1 (SLC23A1) en yeyuno, dependiente de Na⁺. Alta afinidad (Km ≈ 65 μM), saturado a dosis >1 g/día.

  • Difusión pasiva: Dominante a dosis altas (>1 g), eficiencia <20%.

  • Dehidroascórbico: Captado por GLUT1/3/4 en células epiteliales, reducido a ascorbato intracelularmente.

• Distribución tisular:

  • Tejidos con alta concentración: Glándulas adrenales (40 mg/100 g), cerebro, leucocitos (50-100 μM), cristalino ocular.

  • Plasma: Niveles de saturación ≈60 μM (1 mg/dL) con ingestas ≥200 mg/día.

1.4 Metabolismo y Funciones Metabólicas

• Ciclo redox:

  • Ascorbato → Semidehidroascorbato (radical) → Dehidroascorbato.

  • Regeneración por glutatión (GSH) y enzimas (monodehidroascorbato reductasa, tioredoxina reductasa).

• Interacción con vitamina E:

  • Recicla α-tocoferol oxidado en membranas lipídicas, potenciando su efecto antioxidante.

• Enzimas dependientes:

  • Procolágeno hidroxilasas: Requieren Fe²⁺ y O₂ para hidroxilar prolina (estabilidad del colágeno) y lisina (formación de enlaces cruzados).

  • Peptidilglicina α-amilante monooxigenasa: Procesa hormonas peptídicas (ej. gastrina, oxitocina) mediante amidation.

  • Carnitina síntesis: Hidroxilación de ε-N-trimetilisina y γ-butirobetaína para transporte de ácidos grasos.

1.5 Pruebas de Biomarcadores

• Plasma/suero:

  • Normal: 0.8-1.4 mg/dL (45-80 μM).

  • Deficiencia: <0.2 mg/dL (<11 μM) → Escorbuto.

• Leucocitos:

  • Saturación: 20-40 μg/10⁸ células (indica reservas tisulares).

  • Valores bajos: <10 μg/10⁸ células → Riesgo clínico.

• Orina:

  • Oxalato urinario: <40 mg/día. Dosis >2 g/día pueden ↑ excreción (riesgo de cálculos renales en susceptibles).

• Factores de confusión: Tabaquismo ↓ niveles plasmáticos en 40% (↑ estrés oxidativo).

  
  

2. Patologías Relacionadas

Deficiencia (Escorbuto)

• Causas:

  • Dieta sin frutas/vegetales >1-3 meses.

  • Malabsorción (enfermedad de Crohn, gastrectomía).

  • Tabaquismo (↑ requerimientos).

• Manifestaciones clínicas:

  • Tempranas: Fatiga, artralgias, petequias (hemorragias perifoliculares).

  • Avanzadas:

    • Hemorragias: Gingivales, subperiostiales, retrobulbares.

    • Alteraciones cutáneas: Hiperqueratosis folicular, cicatrización lenta.

    • Anemia normocítica: Por ↓ absorción de hierro y ↑ fragilidad capilar.

  • Infantil (Moeller-Barlow): Deformidades óseas (engrosamiento epifisario), hemorragias subperiósticas.

Exceso (Toxicidad)

• Dosis segura: UL (límite superior) = 2000 mg/día (EFSA).

• Efectos adversos:

  • Gastrointestinales: Diarrea osmótica, cólicos abdominales (dosis >3 g/día).

  • Oxalato urinario: ↑ riesgo de nefrolitiasis en pacientes con hiperoxaluria primaria o insuficiencia renal.

  • Interacciones:

    • Falsos negativos en tiras reactivas de glucosa (método glucosa oxidasa).

    • ↑ Absorción de hierro en hemocromatosis.

El triptófano, un aminoácido esencial, se convierte en niacina mediante una serie de reacciones enzimáticas en la vía de la quinurenina, un proceso crítico para mantener niveles adecuados de NAD(H) y NADP(H). Los pasos son:

1. Oxidación del triptófano:

   • Enzima: Triptófano pirrolasa (también llamada triptófano 2,3-dioxigenasa).

   • Acción: Cataliza la apertura oxidativa del anillo indol del triptófano, produciendo N-formilquinurenina. Esta reacción requiere oxígeno molecular y es regulada por hormonas como el cortisol.

2. Remoción del grupo formilo:

   • Enzima: Formilasa.

   • Resultado: Elimina el grupo formilo de la N-formilquinurenina, generando quinurenina, un intermediario clave que marca el inicio de la vía metabólica.

3. Hidroxilación de la quinurenina:

   • Enzima: Quinurenina 3-hidroxilasa (dependiente de FAD).

   • Proceso: Añade un grupo hidroxilo (-OH) en la posición 3 de la quinurenina, formando 3-hidroxiquinurenina. Esta etapa consume NADPH y oxígeno.

4. Transaminación:

   • Enzima: Transaminasa dependiente de piridoxal fosfato (vitamina B6).

   • Acción: Transfiere un grupo amino desde la 3-hidroxiquinurenina a un α-cetoácido, produciendo xantureníco. Este compuesto puede excretarse en la orina o seguir la vía, dependiendo de la disponibilidad de vitamina B6.

5. Degradación de la cadena lateral:

   • Enzima: Quinureninasa (también dependiente de vitamina B6).

   • Resultado: Rompe la cadena lateral del xantureníco, liberando una molécula de alanina y formando 3-hidroxiantranilato (3-HAA), un intermediario crítico para la síntesis de niacina.

6. Apertura del anillo aromático:

   • Enzima: 3-Hidroxiantranilato dioxigenasa (3-HAAO), que requiere hierro (Fe²⁺) como cofactor.

   • Producto: Oxida el 3-HAA, abriendo su anillo aromático para formar α-amino-β-carboximuconato-ε-semialdehído (ACS), un compuesto inestable.

7. Destino del ACS:

   • Opción 1 (Síntesis de niacina): Si el ACS se acumula, se cicliza espontáneamente para formar ácido quinolínico, el precursor directo de NAD⁺.

   • Opción 2 (Degradación): Si sigue la vía catabólica, el ACS se convierte en acetil-CoA mediante la enzima ACS descarboxilasa, integrándose al ciclo de Krebs para producción de energía.

8. Conversión final a NAD⁺:

   • Enzima clave: Quinolínico fosforribosil transferasa (QPRT).

   • Proceso: El ácido quinolínico se une al fosforribosil pirofosfato (PRPP), formando ácido nicotínico mononucleótido (NAMN).

   • Etapas posteriores:

     • El NAMN se adenila para convertirse en ácido desamido-NAD⁺.

     • Finalmente, una amidación (usando glutamina como donante de amonio) produce NAD⁺, la forma activa de la vitamina B3.

Factores que Modulan la Conversión

1. Relación de conversión:

   • Se requieren ~60 mg de triptófano para sintetizar 1 mg de niacina. Esta baja eficiencia explica por qué dietas pobres en triptófano aumentan el riesgo de deficiencia.

2. Cofactores esenciales:

   • Vitamina B6 (piridoxal fosfato):

     • Actúa en la quinureninasa y transaminasas.

     • Su deficiencia bloquea la vía, acumulando xantureníco en orina (biomarcador de deficiencia de B6).

   • Hierro (Fe²⁺):

     • Necesario para la 3-HAAO. Su carencia reduce la producción de ACS, limitando la síntesis de NAD⁺.

3. Factores dietéticos:

   • Maíz como alimento base:

     • Contiene niacina en forma de niacitina (complejos unidos a carbohidratos), no biodisponible.

     • Nixtamalización (cocción con cal): Hidroliza los complejos, liberando niacina y previniendo la pelagra.

   • Exceso de leucina:

     • Inhibe parcialmente la enzima quinolínico fosforribosil transferasa (QPRT), reduciendo la eficiencia de la vía.