La toxicidad proteica es el efecto de la acumulación de compuestos de desecho metabólicos proteicos, como la urea , el ácido úrico , el amoníaco y la creatinina . La toxicidad proteica tiene muchas causas, entre ellas, 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 toxicidad proteica incluyen vómitos inexplicables y pérdida de apetito. La toxicidad proteica no tratada puede provocar complicaciones graves, como convulsiones, encefalopatía , mayor daño renal e incluso la muerte. [1] [5] [6]
La toxicidad proteica se produce cuando los desechos metabólicos proteicos se acumulan en el cuerpo. Durante el metabolismo proteico, se producen desechos nitrogenados como urea, ácido úrico, amoníaco y creatinina. Estos compuestos no son utilizados por el cuerpo humano y generalmente se excretan por el riñón. [7] Sin embargo, debido a afecciones como la insuficiencia renal, el riñón que no funciona bien 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 frecuente en personas con enfermedad renal crónica que consumen una dieta rica en proteínas, específicamente, proteínas de origen animal que se digieren y metabolizan rápidamente, lo que provoca la liberación de una alta concentración de desechos metabólicos proteicos en el torrente sanguíneo rápidamente. [8] [9]
La toxicidad de las proteínas tiene un papel importante en las enfermedades neurodegenerativas. Ya sea debido a una ingesta elevada de proteínas, los trastornos patológicos conducen a la acumulación de productos de desecho de las proteínas, al metabolismo no eficiente de las proteínas o a la oligomerización de los aminoácidos a partir 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 amoniaco, uno de los productos de desecho del metabolismo proteico, es muy nocivo, especialmente para el cerebro, donde atraviesa la barrera hematoencefálica provocando toda una serie de disfunciones neurológicas, desde 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 la alteración del tampón de potasio de los astrocitos , donde estos desempeñan un papel fundamental. Sin embargo, a medida que pasa más amoniaco, el sistema se satura, lo que provoca hinchazón de los astrocitos y edema cerebral. [10]
La urea es otro producto de desecho que se origina en el metabolismo proteico de los seres humanos. Sin embargo, el organismo la utiliza como fuente de nitrógeno esencial para el crecimiento y la vida. Los trastornos más relevantes del ciclo de la urea son genéticos, que dan 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]
Una ingesta elevada de proteínas puede provocar un elevado desperdicio de proteínas, y esto es diferente de una intoxicación proteica, ya que el problema está relacionado con el alto nivel de metabolitos de desecho. Por lo general, 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 provoca un aumento del nitrógeno en el cuerpo. La velocidad a la que se excreta la urea no puede seguir el ritmo de la velocidad 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 los aminoácidos de las proteínas. [12]
El ácido úrico no es un metabolito de desecho derivado del metabolismo proteico, 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 cuando están 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 apical y basolateral 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 que conduce a varias enfermedades, incluyendo un mayor daño renal, enfermedad cardiovascular, diabetes y gota. [13]
La creatinina podría no ser un indicador directo de toxicidad proteica; sin embargo, es importante mencionar que la creatinina podría aumentar debido al exceso de trabajo de los riñones expuestos a altos niveles de desechos proteicos. Además, los niveles altos de creatinina sérica podrían indicar una tasa de filtración renal reducida debido a una enfermedad renal, un aumento de 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 enfermedad renal . La principal preocupación es que una ingesta alta de proteínas puede promover un mayor daño renal que puede conducir a 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 tensión puede provocar que las proteínas se metabolicen de forma inadecuada y, posteriormente, causen toxicidad. Una dieta alta en proteínas puede provocar complicaciones para las personas con enfermedad renal y se ha relacionado con una mayor progresión de la enfermedad. El conocido Nurse's Health Study encontró una correlación entre la pérdida de la función renal y una mayor ingesta dietética de proteína animal en personas a las que ya se les había diagnosticado enfermedad renal. [15] Esta asociación sugiere que una ingesta total de proteínas que exceda las recomendaciones puede acelerar la enfermedad renal y conducir al riesgo de toxicidad proteica en un individuo enfermo. Por esta razón, la restricción de proteínas en la dieta es un tratamiento común para las personas con enfermedad renal en las 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 proteica debido a una ingesta alta de proteínas sobre la función renal en personas sanas. [17] Se ha descubierto que las dietas que exceden regularmente las recomendaciones de ingesta proteica conducen a un aumento de la tasa de filtración glomerular en los riñones y también tienen un efecto sobre 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 personas con una función renal saludable, los riñones trabajan continuamente para excretar los subproductos del metabolismo proteico , lo que evita que se produzca toxicidad proteica. En respuesta a un mayor consumo de proteínas dietéticas, 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 un mayor estrés en los riñones, otras investigaciones no lo han respaldado. [15] Actualmente, la evidencia sugiere que los cambios en la función renal que ocurren en respuesta a un aumento en la ingesta de proteínas en la dieta son parte del sistema adaptativo normal que utiliza el cuerpo para mantener la homeostasis . En un individuo sano con riñones que funcionan bien, no hay necesidad de preocuparse de que un aumento en la ingesta de proteínas en la dieta provoque toxicidad proteica y una disminución de la función renal.
Se ha demostrado que la toxicidad proteica y otros trastornos metabólicos asociados con la insuficiencia renal crónica están relacionados 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 proteica. Si estos dos síntomas se acompañan de un aliento con olor a amoníaco, es probable que se trate de una insuficiencia renal. Se recomienda a las personas con enfermedad renal que no reciben diálisis que eviten el consumo de proteínas, si es posible, ya que consumir demasiadas acelera la enfermedad y puede provocar la muerte. La mayoría de los problemas se deben a la acumulación de toxinas y desechos no filtrados del metabolismo proteico .
La función renal disminuye naturalmente con la edad debido a la pérdida gradual de nefronas (filtros) en el riñón.
Las causas comunes de la enfermedad renal crónica incluyen diabetes , enfermedad cardíaca , 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 enfermedad renal poliquística puede ser de naturaleza genética y progresar a medida que el individuo envejece. [21]
En condiciones normales, el metabolismo proteico produce amoniaco, urea, ácido úrico y creatinina, que se excretan a través de los riñones en forma de orina. Cuando estos subproductos no pueden excretarse adecuadamente del cuerpo, se acumulan y se vuelven 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 consumen 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. El aumento de los niveles de urea en la sangre ( uremia ) es un indicador de una mala eliminación de urea del cuerpo, generalmente debido a un daño renal. [22] Los niveles elevados de BUN pueden ser causados 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]
Los niveles elevados de creatinina en la sangre también pueden ser un signo de daño renal y de incapacidad para excretar adecuadamente los subproductos de desecho de las proteínas.
La confirmación de una enfermedad renal o insuficiencia renal se obtiene a menudo mediante un análisis de sangre que mide la concentración de creatinina y urea ( nitrógeno ureico en sangre ). [23] Por lo general, se realizan un análisis de sangre de creatinina y un análisis de BUN junto con otros análisis de sangre para el diagnóstico. [24]
Las opciones de tratamiento para la toxicidad proteica pueden incluir terapias de reemplazo renal como hemodiálisis y hemofiltración. [25]
Las modificaciones del estilo de vida, como una dieta baja en proteínas, una menor ingesta de sodio y ejercicio, también pueden incorporarse como parte de un plan de tratamiento.
También se pueden recetar medicamentos según los síntomas. Los medicamentos que se recetan habitualmente 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 (ARA II), ya que se ha demostrado que protegen los riñones. [26] También se pueden recetar diuréticos para facilitar la excreción de desechos, así como 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 desechos metabólicos proteicos en el organismo puede provocar enfermedades y complicaciones graves como gota, uremia, insuficiencia renal aguda, convulsiones, encefalopatía y muerte. Estos productos del metabolismo proteico, entre ellos la urea, el ácido úrico, el amoníaco y la creatinina, son compuestos que el cuerpo humano debe eliminar para funcionar correctamente.
La acumulación de ácido úrico que provoca una cantidad elevada de ácido úrico en la sangre es una afección denominada hiperuricemia . La hiperuricemia prolongada puede provocar la deposición de cristales de urato monosódico en las articulaciones o alrededor de ellas, lo que da lugar a una afección artrítica denominada gota . [27]
Cuando el cuerpo no puede eliminar la urea, puede producirse una afección médica grave llamada uremia, que es un nivel elevado 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 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, lo que provocará una afección llamada hiperamonemia . Los síntomas de amoníaco elevado en sangre incluyen debilidad muscular y fatiga. Si no se trata, el amoníaco puede atravesar 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 la muerte. [30] [31] [32]
La prevalencia de la toxicidad proteica no se puede cuantificar con precisión ya que existen numerosas etiologías de las cuales puede surgir la toxicidad proteica.
Muchas personas tienen toxicidad proteica como resultado de enfermedad renal crónica (ERC) o enfermedad renal terminal (ERT). 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 ERT ha aumentado a alrededor de 2284 personas por 1 millón en 2018, frente a 1927 personas por 1 millón en 2007. La prevalencia de ERT tratada aumenta con la edad, es más frecuente en hombres que en mujeres y es más alta en hawaianos nativos e isleños del Pacífico que en cualquier otro grupo racial. [34] Sin embargo, la prevalencia de toxicidad proteica específicamente es difícil de cuantificar, ya que las personas que tienen enfermedades que causan la acumulación de metabolitos proteicos 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, en concreto amoníaco. En 2013, en los EE. UU., se estimó que la incidencia de los trastornos del ciclo de la urea era de 1 caso cada 31 000 nacimientos, lo que se traduce en unos 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 del nacimiento, causando enfermedad extrema y discapacidad intelectual o muerte, si no se tratan. [3] La hiperamonemia en los recién nacidos se puede diagnosticar con señales visuales como presentación similar a la sepsis, hiperventilación, temperatura corporal fluctuante y dificultad respiratoria ; los análisis de sangre también se pueden utilizar para hacer 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 proteica. [38] Los déficits celulares y las mutaciones genéticas causadas por estas enfermedades neurodegenerativas pueden alterar patológicamente la transcripción genética, afectando negativamente el metabolismo proteico. [4]