Respuesta Metabolica Ayuno Estres

Eduardo Lobatn RD CNSC

MDULO I: ASPECTOS BSICOS DE LA NUTRICIN Y

EL METABOLISMO

1. Respuesta Metablica al ayuno (Corto vs prolongado). 2. Respuesta metablica al estrs. 3. Fase ebb/flow de la Injuria. 4. Modelo Bifsico del Sndrome de Respuesta Inflamatoria Sistmica (SIRS siglas en ingls) y del Sistema de Respuesta Anti-inflamatoria Sistmica (CARS, siglas en ingls). 5. Rol de Intestino durante la injuria.

Contenido

Mdulo I: Aspectos bsicos de la nutricin y el metabolismo | Eduardo Lobatn RD CNSC 3

Objetivos

Explicar la adaptacin metablica frente al ayuno. Explicar la respuesta metablica frente al estrs. Establecer las diferencias entre la respuesta metablica al ayuno y al estrs. Explicar las fases de la Injuria, la respuesta inflamatoria sistmica, la

respuesta anti-inflamatoria compensatoria y rol del intestino.


Definiciones

GLUCONEOGENESIS Formacin de glucosa a partir nocarbohidratos tales como piruvato, lactato, glicerol, y a.a glucognicos.

GLUCOGENOLISIS Degradacion del glucogeno a glucosa.

CETOGENESIS Formacin de cuerpos cetnicos a partir de grasa.

LIPOLISIS Degradacin de lpidos a cidos grasos y glicerol


PERIODO PREPRANDIAL Etapa antes de consumir una comida.

PERIODO POST-PRANDIAL

Etapa despus de consumir una comida.

GLUCOLISIS Degradacion de glucosa a CO2 y H2O.

GLUCOGENESIS Almacenamiento de Glucosa en forma de Glucgeno.

LIPOGENESIS Formacin de cidos grasos y triglicridos a partir de la unin de cidos grasos con glicerol.

PROTEOLISIS Degradacion de proteina corporal a pptidos o aminocidos.

SINTESIS PROTEICA Formacin de protena corporal a partir de a.a.

Kinney J, Tucker H. In Energy metabolism: tissue determinants and Cellular corollaries, raven press New York 1992


De todos los rganos, el cerebro

tiene la ms alta demanda

energtica, 30-40% del gasto

energtico basal desde el

nacimiento a los 20 aos y

20% por el resto de la vida.

Requiere de 100-150 g de Glucosa

al dia.

OTRO

CEREBRO

MSCULO

HGADO

RION

CORAZON

A.T.

100

80

60

40

20

0

POR

CEN

TAJE

DIS

TRIB

UC

IN

DE

BMR

0 10 20 30 40

EDAD: AOS

Gliclisis vs. Gluconeognesis


1. Piruvato carboxilasa 2. Fosfoenolpiruvato carboxicinasa 3. Fructosa 1,6 bifosfatasa 4. Glucosa 6 fosfatasa

Fosfofructocinasa-1

Glucosa Pi

H2O

Glucosa 6-fosfatasa

ADP

Hexocinasa

ATP

ATP

ADP

Pi

H2O

(2) Pi (2) Pi (2) NAD+ (2) NAD+

(2) NAD+ + (2) H+ (2) NAD+ + (2) H+

(2) ADP (2) ADP

(2) ATP (2) ATP

(2) ADP

(2) ADP

(2) ATP

(2) ATP

(2) GDP

(2) GTP

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6-fosfato

Fructosa 1,6-bifosfato

Fructosa 1,6-bifosfatasa

Dihidroxiacetona fosfato Dihidroxiacetona fosfato

(2) Gliceraldehdo 3-fosfato

(2) 1,3- Bifosfoglicerato

(2) 3-Fosfoglicerato

(2)2-Fosfoglicerato

(2) Fosfoenolpiruvato

Piruvato cinasa

Fosfoenolpiruvato carboxicinasa

Piruvato carboxilasa (2) Piruvato

(2) Oxalacetato

GL

IC

LIS

IS

GL

UC

ON

EO

G

NE

SIS

1

2

3

4

Metabolismo del Piruvato


CO2

Acetil-CoA

Piruvato

Alanina

3-Hidroxi-3-metilglutaril CoA cidos Grasos

Glucosa 6-fosfato

Oxalacetato

Lactato

Colesterol Cuerpos Cetnicos

https://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/integration.pdf

Metabolismo e interrelacin entre rganos


Hgado

Rion

Alanina

Glutamina

Intestino

Msculo

Glucosa

NH2

Alanina

Urea

Ciclo de la Urea

Piruvato

Glutamato

Piruvato

Alanina

Aminocidos

Protena

Glutamina

BCKA

NH3

Glutamato

Glutamina

Alanina

Piruvato

NH3

Piruvato

Glutamina

NH3

KG Alanina

NH3

Glutamato

Simmons RL, Steed DL: Basic science review for surgeons. Philadelphia, 1992, Saunders

3

2

1

4

Ciclo de Glucosa-Alanina


Mallette, L.E. et al: Effects of glucagon on amino acid transport and utilization in the perfused rat liver. J. Biol. Chem., 244:5724-5728, 1969; Felig, P.: The glucose-alanine cycle. Metabolism, 22:179-207, 1973.

Glucosa

Alanina

Piruvato

Cetocidos

A.A.

Piruvato

Glucosa

Alanina

Glucosa

Urea

Alanina

NH2 NH2

Hgado Msculo Sangre

Ciclo de Cori (Glucosa-Lactato)


Murray RK: Harpers illustrated Biochemistry, 29 th edition

Glucosa

Piruvato

GLUCONEOGNESIS

Lactato

Lactato

Piruvato

GLICLISIS

Glucosa

MSCULO ESQUELTICO ACTIVO

HGADO

Tejido Adiposo


https://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/integration.pdf

VLDL (del higado)

Glucosa (del higado)

Trigliceridos

Acil CoA Glicerol 3-fosfato

Hormona Lipasa sensitiva

Glicerol cidos Grasos

Glicerol (al hgado)

Complejos de cidos grasos-albmina (al hgado)

cidos Grasos Glucosa


Etapa post prandial

2. La grasa de los alimentos es absorbida como triglicridos y unida a una lipoprotena para formar quilomicrones.

1. La Glucosa de los carbohidratos consumidos tendr como destino: Ser combustible para el cerebro (aprox. 100-150 g/da). Reponer las reservas hepticas de glucgeno. Formar grasa.

4. Los niveles de insulina se elevan en respuesta a la absorcin intestinal de glucosa.

3. La protena de los alimentos es convertida en protena heptica y muscular reemplazando a la protena utilizada desde la ltima comida.

Acetil CoA

CK

(ATP)

TGL

Glucosa

Glucogeno

CO2

Cambios metablicos despus de una comida


TGL: Trigliceridos; AG: Acidos Grasos; AA: Aminoacidos; CK: Ciclo de Krebs. https://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/integration.pdf

Intestino

Tejidos

Glucosa

Quilomicrn

AA

Sangre

Higado

Glucosa

VLDL

AG + Glicerol

Tejido Adiposo

TGL

Glbulos rojos

Cerebro

Glucosa

Acetil CoA

CK

(ATP) CO2

Glucogeno

Acetil CoA

CK

(ATP) CO2

Protena Comp. importantes

(ATP)

AA

CK CO2

CHO

Grasa (TGL)

Proteina

Piruvato

Lactato

Insulina Glucagon

Msculo

1

12

14

2

3

4

5

6

7

9

10

13

11

15

8 14


Etapa pre prandial En periodos en que no consumimos alimentos (Entre comidas o mientras dormimos): Insulina y Glucagn.

Glucgeno Glucosa.

Tejido Adiposo Ac. Grasos Libres (AGL) en sangre.

AGLs:

Promueve Gluconeognesis a nivel heptico. Insulino resistencia (IR) a nivel del tejido muscular y adiposo que se caracteriza

porque: 80% se produce a nivel del tejido muscular. Aparece en las primeras 2-6 horas de haberse incrementado los niveles de AGL y

desaparece a las 4 h de que estos regresan a niveles normales.

Aminocidos (Alanina y Glutamina del tejido muscular) para ser sustrato en la gluconeognesis.

Estas acciones evitarn hipoglicemia y mantendrn niveles adecuados de glucosa hasta la siguiente comida con la cual se secretar insulina la que a su vez inhibir la movilizacin de AGL (efecto antilipoltico).

Acetil CoA AG

(ATP)

CC

Glucosa Glucgeno

Cambios metablicos antes de una comida


TGL: Trigliceridos; AG: Acidos Grasos; AA: Aminoacidos; CC: Cuerpos Cetonicos; CK: Ciclo de Krebs.https://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/integration.pdf

Rion

Sangre Higado

Glucosa

Tejido Adiposo

TGL

Glbulos rojos

Acetil CoA

CK

(ATP) CO2

Lactato

Msculo

Protenas Acetil CoA

TGL

(ATP) CO2

AA

Cerebro

Glicerol

AG CC AA

Urea

Lactato

Urea

Insulina

Glucagn

Glucosa 1

2

3

4 5

6

7

8

10

11

9


El Experimento Minnesota

Energa disponible durante la inanicin (Hipotetizado)


Elia M. , Obesity Res. 1999;7;597-604

No Obeso Obeso

Grasa (cal) 75,200 (77.6%) 568,700 (93.8%)

Protena (cal) 20,400 (21.1%) 36,000 (5.9%)

Glucgeno (cal) 1260 (1.3%) 1680 (0.3%)

Total 98,860 (100%) 606,380 (100%)

Gasto energtico diario (promedio) 1500 cals/da 2260 cals/da

Das de sobrevivencia a la inanicin 65 das 270 das

Respuesta Metablica al Ayuno


El sustrato que limita la supervivencia no es ni la grasa ni la glucosa es la protena corporal.

Una prolongada disminucin en la ingesta de alimentos producir debilidad muscular, complicaciones respiratorias y

prdida de las defensas del organismo contra infecciones produciendo eventualmente la muerte (aprox. a los 60 das) a

menudo como resultado de neumona.

Ha sido diseada a travs de un proceso evolutivo que permite mantener niveles satisfactorios de glucosa para cubrir los

requerimientos de rganos como el cerebro, y minimizar la prdida de protena corporal en ausencia de alimentos. Pudiendo adaptarse hasta periodos de 30 das sin mostrar complicaciones.

La Respuesta metablica al ayuno consiste de un patrn integrado de cambios en sustratos y hormonas

lo cual esta relacionado a la duracin del ayuno.

Ayuno corto (

Ayuno Prolongado>72 h


1. Gasto energtico total evidenciado por: Actividad muscular, Sueo, Temperatura.

2. Gluconeognesis

3. Lipolisis Cuerpos cetnicos.

4. Cuerpos cetnicos reemplazan a la Glucosa como fuente de energa.

5. El catabolismo proteico cae de 75 a 20 g/da, con en la excrecin de nitrgeno ureico de 3 a 5 g/da

Gra

mos

de

excr

ecio

de

Nitr

gen

o po

r da

Dias de ayuno

0

5

10

15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kinney, Tucker, Energy metabolism: tissue determinants And cellular corollaries, 1992 raven press Ltd

Ayuno Prolongado (>72 horas)


HGADO GLICGENO

MSCULO Protena 20 grs

Fuente de energa

TEJIDO ADIPOSO

Triglicridos 150 grs

Aminocidos

Glicerol 15 gr

cidos Grasos 150 gr

CEREBRO

SISTEMA NERVIOSO

Consumo de energa

TEJIDO HEMATOPOYETICO

CORAZN RIN

MSCULO

Lactato + Piruvato

Glucosa 80 grs

Cuerpos cetnicos

cidos Grasos 112gr

44g

36 g

50g

57 g

36 g


47g

14g

1

2

3

4

CC

5

7

6

8

Gluconeogenesis

Control hormonal y Efectos sobre la nutricin


M. Atkinson, et al. Nutrition in the Critically Ill Patient: Part I. Essential Physiology and Pathophysiology Critical Care and Resuscitation 2003; 5: 109-120

Hormona Secrecin estimulada por Estimula Inhibe

Insulina Hiperglicemia A.A. (arginina, leucina)

Glucognesis Lipognesis Sntesis proteica

Gluconeognesis Cetognesis Proteolisis Liplisis

Glucagn Hipoglicemia Estimulacin simptica Alanina

Gluconeognesis Cetognesis Glucogenlisis

Glucognesis Lipognesis

Catecolaminas Estimulacin simptica Hipoglicemia

Glucogenlisis Liberacin de glucagn Liplisis

Liberacin de Insulina Efecto de la insulina

Diferencias entre las reacciones metablicas del ayuno corto y el ayuno prolongado


Sobotka, L Basic in clinical nutrition, 4th edition Galen, 2011

Ayuno Prolongado (>72 h)

Ayuno corto (

Fases de la respuesta metablica al estrs


Fase de Shock Gasto cardiaco

Consumo de O2 Perfusin tisular

Gasto energtico basal

Hiponatremia

Insulina

Hiperglicemia

Hipovolemia

Hipotension

Lactato

cidos Grasos Libres

Catecolaminas,

Glucagon, cortisol

Insulino Resistencia

Fase Catablica Gasto cardiaco

Consumo de O2 Perfusion tisular

Gasto energetico basal

Hipertermia

Insulina o normal

Hiperglicemia

Excrecion Nitrogeno

Lactato normal

cidos Grasos Libres

Catecolaminas,

glucagon,cortisol

Insulina Resistencia

Catabolismo

Flow (2d-1semana)

Ebb (0-48 h)

La respuesta inmunolgica al Estrs (Fase Catablica)


Morbi-mortalidad

Trauma Infeccin

Activacin del sistema inmune

R

M

Prod. de Oxidantes

(radicales libres)

Dao del tejido

Eliminar agente

AA, Ac. Grasos, Glucosa

Anti- oxidantes

Estrs Oxidativo

Hipermetabolismo Hipercatabolismo

Tejido/ nutrientes

Sntesis de protena de fase aguda

Crear un ambiente hostil

S I R S (sndrome de respuesta inflamatoria

sistmica)

C A R S (sndrome de respuesta

antiinflamatoria compensatoria)

Citocinas anti-inflamatorias

(IL-4, IL-10)

Citocinas pro-inflamatorias

(IL-1, IL-6,TNF)

Eliminar agente agresor

Respuesta de Linfocitos T/B

SIRS Severo

CARS Severo

Modelo bifsico de SIRS y CARS


Adaptacin a partir de: The 2008 ESPEN Sir David Cuthbertson lecture: Fatty acids and inflammation - From the membrane to the nucleus and from the laboratory bench to the clinicq; Philip C. Calder Specialized nutrition support in the critically ill: For whom and when? Clinical Nutrition: Early Intervention Griffiths, R.

HIPERINFLAMACION

Exceso citocinas inflamatorias

Eicosanoides

Especies reactivas de O2

Adhesin de molculas

Activacin de NF-kB

INMUNOSUPRESION

Excesso de citocinas anti-inflamatorias

Supresin de la expresin de HLA y presentacin de antigeno

Supresin de la funcin de linfocitos .

Moderado SIRS SIRS

Moderado

Moderado CARS CARS Moderado

Falla Orgnica Mltiple Temprana

Falla Orgnica Multiple Tardia

Injurias Secundarias

Tranfusiones Cirugias Infecciones Dialisis

Injuria Primaria

Trauma Sepsis Cirugia mayor Quemadura

Fases de la respuesta metablica al estrs


Gould BE: Pathophysology for the health-related professions, ed 3.Philadelphia, 2006, Saunders.

rgano Respuesta Hormonal Respuesta fisiologica Signos y sntomas

Mdula adrenal Epinefrina

Frecuencia cardiaca Vasodilatacin Estimulacin del SNC Broncodilatacin Glucogenlisis, lipolisis,

gluconeognesis Inhibe secrecin insulina

Presin arterial Funcin del musculo esqueletico Glucosa sanguinea Liberacin de a.a

Corteza y pituitaria adrenal

Cortisol (glucocorticoides)

Estimulacin del SNC Catabolismo proteico,

gluconeognesis

Glucosa sanguinea, a.a

Rol del intestino en la Injuria


Moore FA. J Trauma. 1996;40(4):501-512

Disfuncin intestinal

Aspiracin

Traslocacin

Sepsis

Shock

Resuscitacin Laparatomia Terapias de UCI Desuso

Isquemia del intestino

Reperfusin

Flujo sanguineo Vaciamiento gstrico Ileo del intestino delgado Colonizacin Permeabilidad Inmunidad

Moderado SIRS SIRS

Moderado CARS CARS

Falla Orgnica Mltiple Temprana

Falla Orgnica Mltiple Tarda

Injurias Secundarias

Infecciones Toxinas

Injuria Primaria

T a s a m e t a b l i c a b a s a l

Pe

rdid

a d

e n

itro

ge

no

uri

na

rio

Severidad de la injuria: Efectos sobre las prdidas de nitrgeno y tasa metablica


Long CL, et al. JPEN 1979;3:452-456

Ciruga electiva

Infeccin Sepsis severa

Ciruga mayor

Quemadura moderada a grave

Cul es el costo nutricional de la respuesta metablica al Estrs?


Graham L. Hill, Disorders of Nutrition and metabolism in clinical Surgery, 1992

Condicin Utilizacin de g pro/d Utilizacin glucosa/d

Normal 0 g 180 g

Ayuno 75 g 180 g

Ayuno prolongado 20 g 80 g

Trauma mayor 180 g 320 g

Sepsis severa 250 g (2%) 360 g

Hombre de 70 kg. 4500 g de protena estructural (msculo esqueltico) 8500 g de protena celular

Prot

ena

cor

pora

l (k

g)

Gra

sa C

orpo

ral

(kg)

Fa

tiga

Fuer

za d

e pu

o (k

g)

Das

7.5

8.0

8.5

9.0

17

18

19

2

4

6

32

34

34

36

0 7 14 30 90

ANABOLICO FLOW

Injura Fuerza muscular Punto de retortno

Utilizacin de sustratos en sepsis severa



HGADO Gluconeognesis

MSCULO Protena 250 grs

Fuente de energa

TEJIDO ADIPOSO

Aminocidos

Glicerol 30 gr

cidos Grasos

CEREBRO

Consumo de energa

RIONES

SISTEMA INMUNE

Glucosa 360 grs

114 g

76 g

170 g

8 g

Lactato 136 gr

1

4

5 3

2

Produccin de glucosa endgena (heptica) (g/kg/d)



Sujetos saludables Enfermo crtico

Ayuno nocturno ~2.5-3 3.5-10

Ayuno prolongado ~1.5 3.5-10

Post-prandial ~0.5-1 1.5-10

Metabolismo de la glucosa durante el ayuno y el estrs


Postprandial Ayuno prolongado Estrs

Sintesis de glucgeno

Gluconeognesis

Gluclisis --

Oxidacin de glucosa

Recliclaje de glucosa


Metabolismo lipdico durante el ayuno y el estrs



Lipognesis

Lipolisis

Oxidacion lipdica

Cetognesis

Ciclo acidos grasos-TGL --


Metabolismo proteico durante el ayuno y el estrs




Proteolisis

Sntesis proteica

Oxidacin de a.a.

Caso Clinico:


L.M. ha sido saludable la mayor parte de su vida, sin embargo llega a la emergencia con dolor abdominal, nausea y vmito, segn refiere su familia ha presentado progresiva disminucin de la ingesta alimentos por la ltima semana, y no ha tolerado nada por va oral en los ltimos 4 das. El estudio de imgenes muestra que el paciente presenta obstruccin intestinal. El paciente llega deshidratado por lo cual se inicia D5% a 125 ml/h. El paciente es intervenido quirrgicamente. Se reseca parte del intestino delgado, luego de la ciruga la presin cae dramticamente y debe ser trasladado a la unidad de cuidados intensivos donde es colocado en ventilacin mecnica, se continua con la resucitacin con fluidos, e inicia vasopresores (norepinefrina, epinefrina). Los bioqumicos y los signos vitales demuestran que el paciente presenta un cuadro de sepsis severa presumiblemente originado en el rea abdominal. Han pasado dos das desde su ingreso a la UCI, no se ha iniciado soporte nutricional aun, el paciente permanece en ventilacin mecnica, sedado y con vasopresores, la presin ha logrado ser estabilizada, sin embargo se nota una persistente hiperglicemia la cual est siendo tratada con insulina.

Tarea:


En base a los conceptos explicados en clase. Describa usted y segn la secuencia de hechos, cmo el metabolismo ha sido alterado y los riesgos a considerar en el inicio del soporte nutricional en este paciente (1-2 pag mximo).

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