La toxicidad de las proteínas es el efecto de la acumulación de compuestos de desecho metabólico de las proteínas , como la urea , el ácido úrico , el amoníaco y la creatinina . La toxicidad de las proteínas tiene muchas causas, incluidos trastornos del ciclo de la urea, mutaciones genéticas, ingesta excesiva de proteínas y función renal insuficiente, como la enfermedad renal crónica y la lesión renal aguda . [1] [2] [3] [4] Los síntomas de la toxicidad de las proteínas incluyen vómitos inexplicables y pérdida de apetito. La toxicidad de las proteínas no tratada puede provocar complicaciones graves como convulsiones, encefalopatía , daño renal adicional e incluso la muerte. [1] [5] [6]
La toxicidad de las proteínas ocurre cuando los desechos metabólicos de las proteínas se acumulan en el cuerpo. Durante el metabolismo de las proteínas se producen desechos nitrogenados como urea, ácido úrico, amoníaco y creatinina. Estos compuestos no son utilizados por el cuerpo humano y normalmente se excretan por el riñón. [7] Sin embargo, debido a condiciones como la insuficiencia renal, el riñón que funciona mal no puede excretar estos desechos metabólicos, lo que hace que se acumulen en el cuerpo y provoquen toxicidad. Aunque existen muchas causas de toxicidad proteica, esta afección es más prevalente en personas con enfermedad renal crónica que consumen una dieta rica en proteínas, específicamente proteínas de origen animal que se digieren y metabolizan rápidamente, provocando la liberación de una alta concentración de proteínas. los desechos metabólicos en el torrente sanguíneo rápidamente. [8] [9]
La toxicidad de las proteínas tiene un papel importante en las enfermedades neurodegenerativas. Ya sea por una ingesta elevada de proteínas, los trastornos patológicos conducen a la acumulación de productos de desecho de proteínas, a un metabolismo ineficaz de las proteínas o a la oligomerización de los aminoácidos procedentes de la proteólisis. El mecanismo por el cual las proteínas pueden conducir a enfermedades neurodegenerativas bien conocidas incluye disfunción de la transcripción, propagación, inclusiones citoplasmáticas patológicas , disfunción mitocondrial y de los gránulos de estrés . [4]
El amoníaco, uno de los productos de desecho del metabolismo de las proteínas, es muy perjudicial, especialmente para el cerebro, donde atraviesa la barrera hematoencefálica y provoca toda una serie de disfunciones neurológicas, desde el deterioro cognitivo hasta la muerte. El cerebro tiene un mecanismo para contrarrestar la presencia de este metabolito de desecho. Uno de los mecanismos implicados en el deterioro del cerebro es el compromiso de la amortiguación del potasio de los astrocitos , donde los astrocitos desempeñan un papel clave. Sin embargo, a medida que pasa más amoníaco, el sistema se satura, lo que provoca inflamación de los astrocitos y edema cerebral. [10]
La urea es otro producto de desecho que se origina en el metabolismo de las proteínas en los seres humanos. Sin embargo, el cuerpo utiliza la urea como fuente de nitrógeno esencial para el crecimiento y la vida. Los trastornos más relevantes del ciclo de la urea son genéticos, dando lugar a enzimas o transportadores defectuosos que inhiben la reabsorción de urato con el consiguiente aumento de los niveles de amoníaco, que es tóxico. [11]
La ingesta elevada de proteínas puede provocar un alto nivel de desperdicio de proteínas, y esto es diferente de la intoxicación por proteínas, ya que el problema se relaciona con el alto nivel de metabolitos de desecho. Generalmente, cuando el consumo de proteínas supera un tercio de los alimentos que consumimos, se presenta esta situación. El hígado tiene una capacidad limitada y no desamina las proteínas, lo que genera un aumento de nitrógeno en el cuerpo. La velocidad a la que se excreta la urea no puede seguir el ritmo a la que se produce. El catabolismo de los aminoácidos puede provocar niveles tóxicos de amoníaco. Además, existe una velocidad limitada a la que el tracto gastrointestinal puede absorber aminoácidos de las proteínas. [12]
El ácido úrico no es un metabolito de desecho derivado del metabolismo de las proteínas, pero muchas dietas ricas en proteínas también contienen fracciones relativas más altas de ácidos nucleicos. Uno de los dos tipos de ácidos nucleicos, las purinas (el otro son las pirimidinas, que no son problemáticas), se metabolizan en ácido úrico en los seres humanos en exceso, lo que puede provocar problemas, principalmente gota.
Los riñones desempeñan un papel esencial en la reabsorción y excreción de ácido úrico. Ciertos transportadores ubicados en la nefrona en las superficies apicales y basolaterales regulan los niveles séricos de ácido úrico. El ácido úrico no es tan tóxico como otros derivados del nitrógeno. Tiene una función antioxidante en la sangre en niveles bajos. Las personas con riñones comprometidos tendrán una menor excreción de ácido úrico, lo que provocará varias enfermedades, incluido un mayor daño renal, enfermedades cardiovasculares, diabetes y gota. [13]
Es posible que la creatinina no sea un indicador directo de la toxicidad de las proteínas; sin embargo, es importante mencionar que la creatinina podría aumentar debido al exceso de trabajo de los riñones expuestos a altos niveles de desperdicio proteico. Además, los niveles elevados de creatinina sérica podrían indicar una disminución de la tasa de filtración renal debido a una enfermedad renal, un aumento de los subproductos como consecuencia de la degradación muscular o una ingesta elevada de proteínas. [14]
Una dieta alta en proteínas es un problema de salud para quienes padecen una enfermedad renal . La principal preocupación es que una ingesta elevada de proteínas puede promover un mayor daño renal que puede provocar toxicidad proteica. Los cambios fisiológicos inducidos por una mayor ingesta de proteínas, como un aumento de la presión glomerular y la hiperfiltración , ejercen una presión adicional sobre los riñones ya dañados. Esta cepa puede provocar que las proteínas se metabolicen de forma inadecuada y, posteriormente, provoquen toxicidad. Una dieta rica en proteínas puede provocar complicaciones en las personas con enfermedad renal y se ha relacionado con una mayor progresión de la enfermedad. El conocido Estudio de salud de enfermeras encontró una correlación entre la pérdida de función renal y una mayor ingesta dietética de proteínas animales en personas a las que ya se les había diagnosticado una enfermedad renal. [15] Esta asociación sugiere que una ingesta total de proteínas que exceda las recomendaciones puede acelerar la enfermedad renal y generar riesgo de toxicidad proteica en un individuo enfermo. Por esta razón, la restricción de proteínas en la dieta es un tratamiento común para personas con enfermedad renal en la que hay proteinuria. Se ha demostrado que las personas con restricción de proteínas tienen tasas más lentas de progresión de sus enfermedades renales. [16]
Sin embargo, varios estudios no han encontrado evidencia de toxicidad de las proteínas debido a la ingesta elevada de proteínas sobre la función renal en personas sanas. [17] Se ha descubierto que las dietas que regularmente exceden las recomendaciones de ingesta de proteínas conducen a un aumento de la tasa de filtración glomerular en los riñones y también tienen un efecto en los sistemas hormonales del cuerpo. Está bien establecido que estos efectos fisiológicos son perjudiciales para las personas con enfermedad renal, pero no se ha encontrado que estas respuestas sean perjudiciales para quienes están sanos y demuestran una actividad renal adecuada. En las personas con una función renal sana, los riñones trabajan continuamente para excretar los subproductos del metabolismo de las proteínas , lo que evita que se produzca la toxicidad de las proteínas. En respuesta a un mayor consumo de proteínas en la dieta, los riñones mantienen la homeostasis dentro del cuerpo operando a una mayor capacidad, produciendo una mayor cantidad de urea y posteriormente excretándola del cuerpo. Aunque algunos han propuesto que este aumento en la producción y excreción de desechos causará una mayor tensión en los riñones, otras investigaciones no lo respaldan. [15] Actualmente, la evidencia sugiere que los cambios en la función renal que ocurren en respuesta a una mayor ingesta de proteínas en la dieta son parte del sistema adaptativo normal empleado por el cuerpo para mantener la homeostasis . En un individuo sano con riñones que funcionan bien, no hay necesidad de preocuparse de que una mayor ingesta de proteínas en la dieta provoque toxicidad proteica y disminución de la función renal.
Se ha demostrado que la toxicidad de las proteínas y otros trastornos metabólicos asociados con la insuficiencia renal crónica se relacionan con complicaciones más sistémicas como la aterosclerosis , la anemia , la desnutrición y el hiperparatiroidismo . [18]
Los vómitos inexplicables y la pérdida de apetito son indicadores de toxicidad de las proteínas. Si esos dos síntomas van acompañados de una calidad de amoníaco en el aliento, la aparición de insuficiencia renal es probablemente la causa. Se recomienda a las personas con enfermedad renal que no están en diálisis que eviten el consumo de proteínas si es posible, ya que consumir demasiadas acelera la afección y puede provocar la muerte. La mayoría de los problemas surgen de la acumulación de toxinas no filtradas y desechos del metabolismo de las proteínas .
La función renal disminuye naturalmente con la edad debido a la pérdida gradual de nefronas (filtros) en el riñón.
Las causas comunes de enfermedad renal crónica incluyen diabetes , enfermedades cardíacas , presión arterial alta no tratada a largo plazo , [19] así como el abuso de analgésicos como ibuprofeno , aspirina y paracetamol . [20] La enfermedad renal, como la poliquistosis renal, puede ser de naturaleza genética y progresar a medida que el individuo envejece. [21]
En condiciones normales del cuerpo, el amoníaco, la urea, el ácido úrico y la creatinina se producen mediante el metabolismo de las proteínas y se excretan a través del riñón en forma de orina. Cuando estos subproductos no se pueden excretar adecuadamente del cuerpo, se acumularán y se volverán altamente tóxicos. El consumo de proteínas es una fuente importante de estos productos de desecho. Una acumulación de estos productos de desecho puede ocurrir en personas con insuficiencia renal que llevan una dieta rica en proteínas y por lo tanto no pueden excretar los desechos adecuadamente. [22]
La prueba de nitrógeno ureico en sangre (BUN) mide la cantidad de nitrógeno ureico en la sangre. Los niveles elevados de urea en la sangre ( uremia ) son un indicador de una mala eliminación de urea del cuerpo, generalmente debido a daño renal. [22] El aumento de los niveles de BUN puede ser causado por enfermedades renales, cálculos renales, insuficiencia cardíaca congestiva, fiebre y hemorragias gastrointestinales. Los niveles de BUN también pueden estar elevados en personas embarazadas y en personas cuya dieta se compone principalmente de proteínas. [23]
El aumento de los niveles de creatinina en la sangre también puede ser un signo de daño renal e incapacidad para excretar adecuadamente los subproductos de desecho de proteínas.
A menudo se obtiene una confirmación de enfermedad renal o insuficiencia renal realizando un análisis de sangre que mide la concentración de creatinina y urea ( nitrógeno ureico en sangre ). [23] Un análisis de creatinina en sangre y una prueba de BUN generalmente se realizan junto con otros análisis de sangre para el diagnóstico. [24]
Las opciones de tratamiento para la toxicidad de las proteínas pueden incluir terapias de reemplazo renal como hemodiálisis y hemofiltración. [25]
También se pueden incorporar modificaciones en el estilo de vida, como una dieta baja en proteínas, una menor ingesta de sodio y ejercicio, como parte de un plan de tratamiento.
También se pueden recetar medicamentos según los síntomas. Los medicamentos comunes recetados para las enfermedades renales incluyen medicamentos para la hipertensión, como los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA) y los bloqueadores de los receptores de angiotensina II (BRA), ya que se ha descubierto que protegen los riñones. [26] También se pueden recetar diuréticos para facilitar la excreción de desechos y la retención de líquidos.
Una cirugía de trasplante de riñón es otra opción de tratamiento en la que se dona un riñón sano de un donante vivo o fallecido al receptor. [25]
La acumulación de productos de desecho metabólicos de proteínas en el cuerpo puede causar enfermedades y complicaciones graves como gota, uremia, insuficiencia renal aguda, convulsiones, encefalopatía y muerte. Estos productos del metabolismo de las proteínas, incluida la urea, el ácido úrico, el amoníaco y la creatinina, son compuestos que el cuerpo humano debe eliminar para que funcione correctamente.
La acumulación de ácido úrico que causa una gran cantidad de ácido úrico en la sangre es una afección llamada hiperuricemia . La hiperuricemia prolongada puede provocar el depósito de cristales de urato monosódico en las articulaciones o alrededor de ellas, lo que provoca una afección artrítica llamada gota . [27]
Cuando el cuerpo no puede eliminar la urea, puede causar una afección médica grave llamada uremia, que es un nivel alto de urea en la sangre. Los síntomas de la uremia incluyen náuseas, vómitos, fatiga, anorexia, pérdida de peso y cambios en el estado mental. Si no se trata, la uremia puede provocar convulsiones, coma, paro cardíaco y la muerte. [28] [29]
Cuando el cuerpo no puede procesar o eliminar el amoníaco, como en el caso de la toxicidad de las proteínas, esto provocará la acumulación de amoníaco en el torrente sanguíneo, provocando una afección llamada hiperamonemia . Los síntomas de niveles elevados de amoníaco en sangre incluyen debilidad muscular y fatiga. Si no se trata, el amoníaco puede cruzar la barrera hematoencefálica y afectar los tejidos cerebrales, lo que provoca un espectro de síntomas neuropsiquiátricos y neurológicos que incluyen deterioro de la memoria, convulsiones, confusión, delirio, somnolencia excesiva, desorientación, edema cerebral, hipertensión intracraneal, coma e incluso muerte. [30] [31] [32]
La prevalencia de la toxicidad de las proteínas no se puede cuantificar con precisión ya que existen numerosas etiologías por las que puede surgir la toxicidad de las proteínas.
Muchas personas tienen toxicidad proteica como resultado de una enfermedad renal crónica (ERC) o una enfermedad renal terminal (ESRD). La prevalencia de ERC (todas las etapas) de 1988 a 2016 en los EE. UU. se ha mantenido relativamente constante en alrededor del 14,2% anual. [33] La prevalencia de personas que han recibido tratamiento para ESRD ha aumentado a aproximadamente 2284 personas por 1 millón en 2018, frente a 1927 personas por 1 millón en 2007. La prevalencia de ESRD tratada aumenta con la edad, es más prevalente en hombres que en entre las mujeres, y es mayor entre los nativos hawaianos y los isleños del Pacífico que entre cualquier otro grupo racial. [34] Sin embargo, la prevalencia de la toxicidad de las proteínas específicamente es difícil de cuantificar, ya que las personas que tienen enfermedades que causan la acumulación de metabolitos de las proteínas generalmente inician la hemodiálisis antes de que se vuelvan sintomáticas. [35]
Los trastornos del ciclo de la urea también provocan una acumulación tóxica de metabolitos proteicos, concretamente el amoníaco. A partir de 2013, en los EE. UU., se estima que la incidencia de trastornos del ciclo de la urea es de 1 caso por cada 31 000 nacimientos, lo que resulta en alrededor de 113 casos nuevos al año. [36]
La toxicidad de las proteínas, específicamente la acumulación de amoníaco, puede afectar a los recién nacidos prematuros que tienen defectos graves en las enzimas del ciclo de la urea sin casi ninguna manifestación física al nacer. Los síntomas clínicos pueden manifestarse a los pocos días de nacer, causando enfermedades extremas y discapacidad intelectual o la muerte, si no se tratan. [3] La hiperamonemia en recién nacidos se puede diagnosticar con señales visuales como presentación similar a una sepsis, hiperventilación, temperatura corporal fluctuante y dificultad respiratoria ; Los análisis de sangre también se pueden utilizar para realizar diagnósticos diferenciales entre la hiperamonemia causada por trastornos del ciclo de la urea y otros trastornos. [37]
Las personas que padecen enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Huntington , la demencia , la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), también suelen mostrar síntomas de toxicidad de las proteínas. [38] Los déficits celulares y las mutaciones genéticas causadas por estas enfermedades neurodegenerativas pueden alterar patológicamente la transcripción genética, afectando negativamente el metabolismo de las proteínas. [4]