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Todos los aminoácidos presentes en el organismo comparten tres principios básicos. (1) El cuerpo humano no tiene un almacén de aminoácidos, por lo que los aminoácidos captados en la dieta son rápidamente metabolizados para la síntesis de proteínas. (2) El metabolismo de los aminoácidos no aumenta los niveles de amonio en la sangre. La mayor parte de la metabolización se lleva a cabo en el hígado que contiene además el ciclo de la urea y en el intestino, el cual, envía los productos nitrogenados rápidamente al hígado a través de la vena porta. (3) Muchos aminoácidos son gluconeogénicos por lo que se dirigen hacia órganos donde se realiza la síntesis de glucosa como el hígado y el riñón.11,12 El hígado es el único órgano que dispone de todas las enzimas necesarias para metabolizar todos los aminoácidos.11

Los aminoácidos se clasifican en esenciales y no esenciales. Los aminoácidos esenciales se sintetizan en cantidades adecuadas por el organismo, pero deben de aportarse mediante la dieta para satisfacer las necesidades óptimas, en las cuales, el consumo es mayor que la síntesis. En este grupo se clasifican los aminoácidos arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina.13 Los aminoácidos no esenciales se sintetizan en niveles óptimos por el organismo. En este grupo se encuentran

47 los aminoácidos alanina, aspargina, aspartato, cisteína, glutamato, glutamina, glicina, prolina, serina, taurina y tirosina.13

De los 300 aminoácidos existentes, sólo 20 se utilizan en la síntesis de proteínas, pero muchos de ellos también presentan un papel determinante en el metabolismo celular. Cada aminoácido tiene su propia vía metabólica, aunque comparten características comunes.

La síntesis de los aminoácidos se lleva a cabo en diferentes tejidos. En cuanto a la degradación, la oxidación completa del esqueleto carbonado se realiza mediante la conversión a acetil-CoA que se oxida a dióxido de carbono y agua en el ciclo de Krebs y en el sistema de transporte de electrones mitocondrial.13 Singularmente, el aminoácido glutamina se sintetiza a partir de aminoácidos de cadena ramificada y α-cetoglutarato en el músculo esquelético, tejido adiposo14 y placenta.15 En lo referente a su degradación, la glutamina se convierte en glutamato mediante la enzima glutaminasa y el glutamato generado se transforma en α-cetoglutarato catalizado por la enzima glutamato deshidrogenasa. A diferencia de la glutamina, determinados aminoácidos como la metionina, fenilalanina, lisina, treonina e histidina se metabolizan en el intestino delgado.16

La síntesis y degradación de aminoácidos se encuentra estrechamente relacionada puesto que la degradación de algunos aminoácidos da lugar a la formación de otros actuando como precursores. El aminoácido glicina se convierte en serina mediante la catálisis de la enzima hidroximetiltransferasa. El aminoácido arginina forma citrulina a través de su hidroxilación por la enzima óxido nítrico sintasa o proporciona ornitina mediante su hidrólisis. De igual manera, el aminoácido prolina se puede oxidar a pirrolina-5-carboxilato13 o también puede formar ornitina, citrulina y arginina mediante su degradación por la enzima prolina oxidasa en los enterocitos.17 Esta citrulina secretada por el intestino delgado se convierte en arginina en el riñón, aunque su conversión puede llevarse a cabo en otros tipos celulares.18

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Además de la síntesis y la degradación, el transporte de aminoácidos es activo y regula el proceso que proporciona aminoácidos para la síntesis de proteínas.11

Los transportadores de aminoácidos son proteínas que se encuentran en la membrana plasmática y transfieren los aminoácidos del exterior celular hacia el interior celular.19 Se encuentran clasificados en diferentes sistemas de transporte y presentan diversas funciones que engloban desde la neurotransmisión, el balance ácido-base y el metabolismo energético intracelular hasta las reacciones anabólicas y catabólicas.19 Estos transportadores se clasifican atendiendo al tipo de transporte que realizan y a las similitudes estructurales entre los aminoácidos que transportan. Los aminoácidos se agrupan en neutros, catiónicos y aniónicos y el transporte puede ser dependiente o independiente de sodio.20 En la tabla 1 se muestra un esquema de los diferentes sistemas de transporte de aminoácidos.20-29

Tabla 1. Clasificación de los diferentes sistemas de transporte de aminoácidos.

Sistema Gen Proteína Aminoácidos Transporte Expresión

A SLC38A1 SNAT1 Neutros Co/Na+ Ubicua

A SLC38A2 SNAT2 Neutros Co/Na+ Ubicua

A SLC38A4 SNAT4 Neutros Co/Na+ Hígado

ASC SLC1A4 ASCT1 Neutros Co/Na+ Cerebro, glándula adrenal y endometrio

ASC SLC1A5 ASCT2 Neutros Co/Na+ Cerebro, glándula urinaria, próstata, colon

y médula ósea

N SLC38A3 SNAT3 Neutros Co/Na+ y A/H+ Hígado, cerebro y

páncreas

N SLC38A5 SNAT5 Neutros Co/Na+ y A/H+ Cérvix, hígado, vejiga, esófago,

intestino, riñón, hueso y

pulmón

N SLC38A7 SNAT7 Neutros Co/Na+ Ubicua

L SLC7A8 LAT2 Neutros I/Na+ Intestino, placenta, riñón

y músculo esquelético

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colon, pulmón, estómago y

vejiga

y+ SLC7A1 Cat1 Catiónicos I/Na+ Ovario, glándula adrenal e intestino

bo,+ SLC3A1 rBAT Catiónicos I/Na+ Cerebro, duodeno, riñón

e intestino

y+L SLC3A2 4F2hc Catiónicos I/Na+ Médula ósea, placenta, testículos, cerebro y riñón

X-AG SLC1A1 EAAC1 Aniónicos Co/Na+ Cerebro,

hígado, vesícula biliar intestino delgado, glándula tiroidea, riñón y páncreas

X-C SLC7A11 CCBR1 Aniónicos Co/Na+ Cerebro, vejiga,

estómago y glándula

tiroidea

X-C SLC17A1 NPT1 Aniónicos Co/Na+ Hígado, riñón y

testículos

Nota: Co-transporte (Co), Sodio (Na+), antiportador (A), protón (H+), independiente de (I).

Mediante transporte activo los aminoácidos neutros que poseen una cadena lateral pequeña son transportados por los Sistemas A y ASC al interior celular junto a un átomo de sodio, mientras que los aminoácidos neutros con una cadena lateral voluminosa son transportados por el Sistema L mediante transporte activo independiente de sodio. Los principales sistemas de transporte de aminoácidos en mamíferos son los que transportan aminoácidos neutros como L-alanina, serina, cisteína y glutamina.20

En ayuno los aminoácidos que proceden de la proteólisis muscular son el principal sustrato captado por el hígado. Los aminoácidos L-alanina y prolina se metabolizan en el hígado.11 Una vez en el hígado, los esqueletos de carbón de estos aminoácidos no pueden ser oxidados en su totalidad debido al exceso de adenosín trifosfato (adenosine triphosphate, ATP) que se produce en el hígado, por lo que los aminoácidos se oxidan para formar glucosa.30

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