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Ácido úrico

El ácido úrico es un compuesto heterocíclico de carbono , nitrógeno , oxígeno e hidrógeno con la fórmula C 5 H 4 N 4 O 3 . Forma iones y sales conocidos como uratos y uratos ácidos , como el urato ácido de amonio. El ácido úrico es un producto de la descomposición metabólica de los nucleótidos de purina y es un componente normal de la orina . [1] Las altas concentraciones sanguíneas de ácido úrico pueden provocar gota y están asociadas con otras afecciones médicas, incluida la diabetes y la formación de cálculos renales de urato ácido de amonio .

Química

El ácido úrico fue aislado por primera vez de los cálculos renales en 1776 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele . [2] En 1882, el químico ucraniano Ivan Horbaczewski sintetizó por primera vez el ácido úrico al fundir urea con glicina . [3]

El ácido úrico muestra tautomería lactama-lactima . [4] El ácido úrico cristaliza en forma de lactama, [5] y la química computacional también indica que este tautómero es el más estable. [6] El ácido úrico es un ácido diprótico con p K a1  = 5,4 y p K a2  = 10,3. [7] A pH fisiológico, el urato predomina en la solución. [ cita médica necesaria ]

Ion lactama, un tautómero estable del ácido úrico
Ion urato, una base conjugada del ácido úrico.

Bioquímica

La enzima xantina oxidasa (XO) cataliza la formación de ácido úrico a partir de xantina e hipoxantina . La XO, que se encuentra en los mamíferos, funciona principalmente como una deshidrogenasa y rara vez como una oxidasa, a pesar de su nombre. [8] La xantina a su vez se produce a partir de otras purinas . La xantina oxidasa es una enzima grande cuyo sitio activo consiste en el metal molibdeno unido a azufre y oxígeno. [9] El ácido úrico se libera en condiciones hipóxicas (baja saturación de oxígeno). [10]

Solubilidad en agua

En general, la solubilidad en agua del ácido úrico y sus sales de metales alcalinos y alcalinotérreos es bastante baja. Todas estas sales presentan mayor solubilidad en agua caliente que en agua fría, lo que permite una fácil recristalización. Esta baja solubilidad es significativa para la etiología de la gota. La solubilidad del ácido y sus sales en etanol es muy baja o insignificante. En mezclas de etanol y agua, las solubilidades se encuentran en algún punto entre los valores finales del etanol puro y el agua pura. [ cita médica necesaria ]

Las cifras que se dan indican qué masa de agua se requiere para disolver una unidad de masa del compuesto indicado. Cuanto menor sea el número, más soluble será la sustancia en dicho disolvente. [11] [12] [13]

Diversidad genética y fisiológica

Primates

En los seres humanos, el ácido úrico (en realidad, el ion urato de hidrógeno) es el producto final de oxidación (descomposición) del metabolismo de las purinas y se excreta en la orina, mientras que en la mayoría de los demás mamíferos , la enzima uricasa oxida aún más el ácido úrico a alantoína . [14] La pérdida de uricasa en los primates superiores es paralela a la pérdida similar de la capacidad de sintetizar ácido ascórbico , lo que lleva a la sugerencia de que el urato puede sustituir parcialmente al ascorbato en dichas especies. [15] Tanto el ácido úrico como el ácido ascórbico son fuertes agentes reductores ( donantes de electrones ) y potentes antioxidantes . En los seres humanos, más de la mitad de la capacidad antioxidante del plasma sanguíneo proviene del ion urato de hidrógeno. [16]

Humanos

El rango normal de concentración de ácido úrico (o ion urato de hidrógeno) en la sangre humana es de 25 a 80 mg/L para los hombres y de 15 a 60 mg/L para las mujeres [17] (pero vea a continuación los valores ligeramente diferentes). Una persona puede tener valores séricos tan altos como 96 mg/L y no tener gota. [18] En los humanos, aproximadamente el 70% de la eliminación diaria de ácido úrico ocurre a través de los riñones, y en el 5-25% de los humanos, la excreción renal (riñón) alterada conduce a hiperuricemia . [19] La excreción normal de ácido úrico en la orina es de 270 a 360 mg por día (concentración de 270 a 360 mg/L si se produce un litro de orina por día, más alta que la solubilidad del ácido úrico porque está en forma de uratos ácidos disueltos), aproximadamente el 1% de la excreción diaria de urea . [20]

Perros

El dálmata tiene un defecto genético en la captación de ácido úrico por el hígado y los riñones , lo que resulta en una disminución de la conversión a alantoína , por lo que esta raza excreta ácido úrico, y no alantoína, en la orina. [21]

Aves, reptiles y mamíferos que habitan en el desierto

En las aves y los reptiles , y en algunos mamíferos que habitan en el desierto (como la rata canguro ), el ácido úrico también es el producto final del metabolismo de las purinas, pero se excreta en las heces como una masa seca. Esto implica una ruta metabólica compleja que es energéticamente costosa en comparación con el procesamiento de otros desechos nitrogenados como la urea (del ciclo de la urea ) o el amoníaco , pero tiene las ventajas de reducir la pérdida de agua y prevenir la deshidratación. [22]

Invertebrados

Platynereis dumerilii , un gusano poliqueto marino, utiliza el ácido úrico como feromona sexual. La hembra de la especie libera ácido úrico en el agua durante el apareamiento , lo que induce a los machos a liberar esperma. [23]

Bacteria

El metabolismo del ácido úrico se lleva a cabo en el intestino humano por aproximadamente 1/5 de las especies bacterianas que provienen de 4 de los 6 filos principales. Este metabolismo es anaeróbico e involucra enzimas no caracterizadas como amonia liasa, peptidasa, carbamoil transferasa y oxidorreductasa. El resultado es que el ácido úrico se convierte en xantina o lactato y ácidos grasos de cadena corta como acetato y butirato . [24] Los estudios de radioisótopos sugieren que aproximadamente 1/3 del ácido úrico se elimina en personas sanas en su intestino, siendo aproximadamente 2/3 en aquellos con enfermedad renal. [25] En modelos de ratón, estas bacterias compensan la pérdida de uricasa, lo que lleva a los investigadores a plantear la posibilidad de "que los antibióticos dirigidos a las bacterias anaeróbicas, que eliminarían las bacterias intestinales, aumenten el riesgo de desarrollar gota en humanos". [24]

Genética

Aunque alimentos como la carne y los mariscos pueden elevar los niveles séricos de urato, la variación genética contribuye mucho más a los niveles altos de urato sérico. [26] [27] Una proporción de personas tienen mutaciones en las proteínas de transporte de urato responsables de la excreción de ácido úrico por los riñones. Hasta ahora se han identificado variantes de varios genes, vinculados al urato sérico: SLC2A9 ; ABCG2 ; SLC17A1 ; SLC22A11 ; SLC22A12 ; SLC16A9 ; GCKR ; LRRC16A ; y PDZK1 . [28] [29] [30] Se sabe que GLUT9, codificado por el gen SLC2A9 , transporta tanto ácido úrico como fructosa . [19] [31] [32]

La hiperuricemia miogénica , como resultado del ciclo de nucleótidos de purina que se ejecuta cuando los reservorios de ATP en las células musculares son bajos, es una característica fisiopatológica común de las glucogenosis , como la GSD-III , que es una miopatía metabólica que altera la capacidad de producción de ATP (energía) para las células musculares. [33] En estas miopatías metabólicas, la hiperuricemia miogénica es inducida por el ejercicio; la inosina, la hipoxantina y el ácido úrico aumentan en el plasma después del ejercicio y disminuyen con el paso de las horas de descanso. [33] El exceso de AMP (monofosfato de adenosina) se convierte en ácido úrico. [ cita médica necesaria ]

AMP → IMP → Inosina → Hipoxantina → Xantina → Ácido úrico [ cita médica necesaria ]

Importancia clínica e investigación

En el plasma sanguíneo humano , el rango de referencia de ácido úrico es típicamente de 3,4 a 7,2 mg por 100 mL (200 a 430 μmol/L) para hombres, y de 2,4 a 6,1 mg por 100 mL para mujeres (140 a 360 μmol/L). [34] Las concentraciones de ácido úrico en el plasma sanguíneo por encima y por debajo del rango normal se conocen, respectivamente, como hiperuricemia e hipouricemia . Asimismo, las concentraciones de ácido úrico en orina por encima y por debajo de lo normal se conocen como hiperuricosuria e hipouricosuria. Los niveles de ácido úrico en la saliva pueden estar asociados con los niveles de ácido úrico en sangre. [35]

Ácido úrico alto

La hiperuricemia (niveles elevados de ácido úrico), que induce la gota , tiene varios orígenes potenciales:

Gota

Una encuesta realizada en 2011 en Estados Unidos indicó que el 3,9% de la población tenía gota, mientras que el 21,4% tenía hiperuricemia sin presentar síntomas. [43]

El exceso de ácido úrico en sangre (urato sérico) puede inducir gota , [44] una afección dolorosa que resulta de la precipitación de cristales de ácido úrico en forma de aguja, denominados cristales de urato monosódico [45] , en las articulaciones , los capilares , la piel y otros tejidos. [46] La gota puede producirse cuando los niveles séricos de ácido úrico son tan bajos como 6 mg por 100 ml (357 μmol/L), pero un individuo puede tener valores séricos tan altos como 9,6 mg por 100 ml (565 μmol/L) y no tener gota. [18]

En los seres humanos, las purinas se metabolizan en ácido úrico, que luego se excreta en la orina. El consumo de grandes cantidades de algunos tipos de alimentos ricos en purinas, en particular carne y mariscos, aumenta el riesgo de gota. [47] Los alimentos ricos en purinas incluyen hígado, riñones y mollejas , y ciertos tipos de mariscos, incluidas las anchoas, el arenque, las sardinas, los mejillones, las vieiras, la trucha, el eglefino, la caballa y el atún. [48] Sin embargo, la ingesta moderada de vegetales ricos en purinas no se asocia con un mayor riesgo de gota. [47]

Un tratamiento para la gota en el siglo XIX era la administración de sales de litio ; [49] el urato de litio es más soluble. Hoy en día, la inflamación durante los ataques se trata más comúnmente con AINE , colchicina o corticosteroides , y los niveles de urato se controlan con alopurinol . [50] El alopurinol, que inhibe débilmente la xantina oxidasa, es un análogo de la hipoxantina que es hidroxilada por la xantina oxidorreductasa en la posición 2 para dar oxipurinol. [51]

Síndrome de lisis tumoral

El síndrome de lisis tumoral , una condición de emergencia que puede resultar de cánceres de sangre , produce altos niveles de ácido úrico en la sangre cuando las células tumorales liberan su contenido en la sangre, ya sea espontáneamente o después de la quimioterapia . [41] El síndrome de lisis tumoral puede provocar una lesión renal aguda cuando los cristales de ácido úrico se depositan en los riñones. [41] El tratamiento incluye  hiperhidratación para diluir y excretar ácido úrico a través de la orina , rasburicasa para reducir los niveles de ácido úrico poco soluble en sangre o  alopurinol para inhibir el catabolismo de las purinas y evitar que aumenten los niveles de ácido úrico. [41]

Síndrome de Lesch-Nyhan

El síndrome de Lesch-Nyhan , un trastorno hereditario poco frecuente, también se asocia con niveles elevados de ácido úrico sérico. [52] En este síndrome se observan espasticidad, movimientos involuntarios y retraso cognitivo, así como manifestaciones de gota. [53]

Enfermedad cardiovascular

La hiperuricemia se asocia con un aumento de los factores de riesgo de enfermedad cardiovascular . [54] También es posible que los niveles elevados de ácido úrico puedan tener un papel causal en el desarrollo de la enfermedad cardiovascular aterosclerótica, pero esto es controvertido y los datos son contradictorios. [55]

Formación de cálculos de ácido úrico

Comparación de diferentes tipos de cristales urinarios.

Los cálculos renales pueden formarse a través de depósitos de microcristales de urato de sodio. [56]

Los niveles de saturación de ácido úrico en sangre pueden dar lugar a una forma de cálculos renales cuando el urato se cristaliza en el riñón. Estos cálculos de ácido úrico son radiotransparentes , por lo que no aparecen en una radiografía simple de abdomen . [57] Los cristales de ácido úrico también pueden promover la formación de cálculos de oxalato de calcio , que actúan como "cristales semilla". [58]

Diabetes

La hiperuricemia se asocia con componentes del síndrome metabólico , incluso en niños. [59] [60]

Ácido úrico bajo

El bajo nivel de ácido úrico ( hipouricemia ) puede tener numerosas causas. Una ingesta baja de zinc en la dieta provoca niveles más bajos de ácido úrico. Este efecto puede ser aún más pronunciado en mujeres que toman anticonceptivos orales. [61] El sevelámero , un fármaco indicado para la prevención de la hiperfosfatemia en personas con insuficiencia renal crónica , puede reducir significativamente el ácido úrico sérico. [62]

Esclerosis múltiple

Un metanálisis de 10 estudios de casos y controles encontró que los niveles de ácido úrico sérico de pacientes con esclerosis múltiple eran significativamente más bajos en comparación con los de los controles sanos, lo que posiblemente indica un biomarcador de diagnóstico para la esclerosis múltiple. [63]

Normalizar el ácido úrico bajo

La corrección de niveles bajos o deficientes de zinc puede ayudar a elevar el ácido úrico sérico . [64]

Véase también

Referencias

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