martes, 22 de agosto de 2017

8 QUÍMICA DEL ALCOHOL EN EL CUERPO HUMANO

Los efectos del alcohol en el cuerpo humano son muy complejos, no solo por la química del etanol en el cerebro, sino porque las sustancias producidas como intermediarios de su metabolismo también poseen efectos profundos en el resto de reacciones químicas del cuerpo humano. El consumo de alcohol en bebidas como: cerveza, vino, o destilados desde una disminución de la ansiedad, las habilidades motoras y la euforia a dosis más bajas hasta la intoxicación (embriaguez), el estupor, la inconsciencia, la amnesia anterógrada “no recordar lo que sucedió la noche anterior”, a depresión del sistema nervioso central en dosis más altas. Las membranas celulares son altamente permeables al alcohol etílico, por lo que una vez que el alcohol está en el torrente sanguíneo puede difundirse en casi todas las células del cuerpo. La concentración de alcohol en la sangre se mide a través del contenido de alcohol en la sangre (BAC por sus siglas en inglés). La cantidad y las circunstancias del consumo juegan un papel importante en la determinación del grado de intoxicación; Por ejemplo, comer una comida pesada antes del consumo de alcohol hace que el alcohol absorba más lentamente (Horowitz et al., 1989). La cantidad de alcohol consumido en gran medida determina el grado de resaca, aunque la hidratación también juega un papel importante. Después de beber en exceso, el estupor y la inconsciencia pueden ocurrir. Los niveles extremos de consumo pueden conducir a intoxicación por alcohol y la muerte (una concentración en el torrente sanguíneo del 0,40% matará a la mitad de los afectados). El alcohol también puede causar la muerte indirectamente, por asfixia del vómito.

8.1 Etanol en la dieta humana

El etanol dietético (ETOH) es una molécula fisiológicamente no esencial, que produce energía (29 kJ·g-1) en humanos, producida por la fermentación conducida por levadura de piruvato a partir de productos vegetales con alto contenido de carbohidratos. Las cantidades de traza de etanol, o alcohol como es comúnmente llamado, son producidos por la flora gastrointestinal de mamíferos y también ocurren naturalmente en algunos alimentos. La principal fuente de alcohol en la dieta, sin embargo, es la derivada de las bebidas procesadas por fermentación alcohólica, como la cerveza, los aguardientes destilados y el vino. Las conversaciones actuales sobre ETOH van desde los efectos beneficiosos asociados con la ingesta moderada hasta los efectos deletéreos asociados con la ingesta excesiva; Investigaciones han seguido líneas similares de investigación. El alcohol, como todas las drogas, puede ser considerado un tónico y una toxina; La diferencia reside aparentemente en la dosis  (Ferreira & Willoughby, 2007).

De hecho, los datos epidemiológicos de más de 100 estudios en 25 países han demostrado bastante consistentemente que existe una asociación inversa entre consumo moderado de ETOH y enfermedad coronaria  (Ira, Goldberg, & Mosca, 2001). Los efectos positivos de la ingesta de alcohol o vino en varios factores del síndrome metabólico se han demostrado en la literatura, tales como triglicéridos en sangre, perfiles de lipoproteínas y presión arterial (Djousse et al., 2004), así como en varios factores de riesgo de enfermedad cardiovascular como oxidativo (Zima et al., 2001), la sensibilidad a la insulina y la diabetes mellitus (Koppes et al., 2005), los parámetros antropométricos (Bobak et al., 2003), la hemostasia (Booyse et al., 2007), la inflamación (Szabo 2007) y la función endotelial (Hoffmeister et al., 2003) y el cáncer (McPherson 2007). A nivel nacional, sin embargo, el consumo de ETOH también es responsable de altos niveles de mortalidad, morbilidad y malestar social en Canadá (Adlaf et al., 2005). En todo el mundo, el abuso de alcohol se espera que tome un peaje cada vez mayor en las vidas y las comunidades. Los volúmenes y patrones de consumo de ETOH en todo el mundo son cada vez más perjudiciales y riesgosos, y más jóvenes y mujeres están adoptando estos patrones (Mancinelli et al., 2006).

8.2 Absorción

Los efectos tóxicos del alcohol comienzan cuando este es absorbido por el sistema digestivo y es depositado en el sistema circulatorio. A diferencia de los nutrientes normales, el alcohol puede ser absorbido directamente en el estómago, casi el 20% del alcohol puede ser absorbido allí, mientras que el restante es absorbido principalmente en el jejuno. La tasa de absorción depende principalmente de la concentración de la bebida, las bebidas fermentadas y/o diluidas se absorben con mayor lentitud que las bebidas alcohólicas destiladas puras como el aguardiente o el vodka. Corroborando un mito popular, la tasa de absorción del alcohol disminuye si el estómago está lleno justo antes de la ingesta, eso se debe a que el alimento diluye el alcohol, y a que la grasa de la comida puede impermeabilizar parcialmente la pares gastrointestinales, impidiendo que el alcohol sea absorbido por un tejido que no se conecta al hígado. Decimos parcialmente debido a que el metanol posee cierto nivel de permeabilidad ante los lípidos. Debido a que el alcohol puede ser absorbido por el estómago, algo que no hacen la mayoría de los nutrientes o toxinas, sus efectos se pueden manifestar relativamente rápido después del inicio de su ingesta, lo cual usualmente son 15 minutos  (Goodenough & McGuire, 2012).

Las concentraciones máximas de alcohol en sangre (BAC) se alcanzan aproximadamente 75 minutos después del consumo (Jones, Jönsson, & Neri, 1991). El etanol se distribuye rápidamente a través de todos los compartimientos del agua del cuerpo, que es aproximadamente el 70% de la masa corporal. Por lo tanto, los BACs dependen en parte de la composición corporal. Por ejemplo, como las mujeres generalmente tienen una menor masa muscular esquelética y una mayor masa grasa que los hombres, el BAC será mayor en las mujeres que en los hombres al consumir un volumen igual de ETOH (Ramchandani et al., 2001). Esta observación se debe en gran parte a una menor masa de tejido en las mujeres en el que ETOH puede ser difundido lejos de la corriente sanguínea antes del metabolismo hepático.

8.3 Metabolismo del alcohol

El alcohol es metabolizado por varios procesos o vías. El más común de estas vías implica dos enzimas-alcohol deshidrogenasa (ADH) y aldehído deshidrogenasa (ALDH). Estas enzimas ayudan a romper la molécula de alcohol, lo que permite eliminarlo del cuerpo. En primer lugar, ADH metaboliza el alcohol a acetaldehído, una sustancia altamente tóxica y conocido carcinógeno. Luego, en un segundo paso, el acetaldehído se metaboliza a otro subproducto menos activo llamado acetato, que luego se descompone en agua y dióxido de carbono para facilitar su eliminación. Las células hepáticas degradan el alcohol en un catabolismo de dos pasos principales que lo  integran al catabolismo del ácido acético. En primera instancia el etanol se transformado a aldehído mediante la enzima alcohol deshidrogenasa. Como muchos intermediarios metabólicos, el aldehído es tremendamente tóxico, por lo que el cuerpo vigila que nunca se acumule en altas cantidades al interior de la célula, e inmediatamente lo conduce a la segunda reacción.

Aunque existen otras reacciones como la de la catalasa y el retículo endoplasmático, la reacción que ocurre en el citoplasma es la más importante. El alcohol no se integra al anabolismo, pero si puede ser catabolizado, extrayendo su energía en horma de protones de alta energía transportados por el NAD. En la segunda reacción el aldehído es convertido a ácido acético por medio de la enzima aldehído deshidrogenasa. El ácido acético o acetato es un componente normal del catabolismo celular que va directo a la degradación oxidativo, produciendo dióxido de carbono y agua.

La segunda reacción ocurre en la mitocondria, nuevamente se obtiene energía por transferencia de pasos intermedios, uno de los hidrógenos del agua es reabsorbido por el etanal y cargado de energía, para luego ser transferido al NAD  "reacciones intermedias no mostradas aquí". El producto porta oxígenos y es el ácido etanoico que ingresa en equilibrio con el ion etanoato que puede ingresar a diversas rutas metabólicas. El punto es que la parte química hace omitir el biológico. Como químicos muchos justan a las enzimas como moléculas estandarizadas omitiendo que como entidades biológicas, estas poseen una estructura interna mediada por una secuencia genética que posee variaciones entre individuos, familias, poblaciones y etnias. El alcohol fue empleado como el principal desinfectante del agua por milenios en el mundo occidental, en oriente se empleó al te para el mismo propósito. Debido a que él te desinfecta por calor y no por una toxina como el alcohol, los orientales desarrollaron un polimorfismo de las enzimas que degradan el alcohol menos efectivo “versiones secundarias” (Day & Bassendine, 1992; de Alwis & Day, 2007; Vasiliou, Pappa, & Estey, 2004; Vasiliou & Pappa, 2000; Yoshida, Rzhetsky, Hsu, & Chang, 1998). Por lo general un individuo más propenso al alcoholismo cuando porta variantes de la alcohol deshidrogenasa y la aldehído deshidrogenasa más eficaces, lo cual le ayuda a mantenerse sobrio por más tiempo, y en consecuencia a ingerir alcohol por más tiempo después de que su unidad social ya no puede beber más. Cada una de las etapas intermedias tiene algún grado de toxicidad, el etanol como tal causa daño al sistema nerviso, el cual discutiremos en las siguientes secciones, pero los intermediarios también pueden ser peligrosos.

8.3.1 Etanal o acetaldehído

El etanal o acetaldehído es el primer intermediario en el metabolismo del alcohol, y su reacción se genera tanto en las células de hígado por parte de los humanos como por parte del metabolismo fermentativo de las bacterias productoras de alcohol, así como de la biota simbiótica del cuerpo humano. Muchos microbios producen acetaldehído a partir de etanol, pero tienen una menor capacidad para eliminar el acetaldehído, lo que puede conducir a la acumulación de acetaldehído en la saliva, el ácido estomacal y el contenido intestinal. Los alimentos fermentados y muchas bebidas alcohólicas también pueden contener cantidades significativas de acetaldehído. El acetaldehído, derivado de la oxidación mucosal o microbiana del etanol, el humo del tabaco y la dieta, parece actuar como un carcinógeno acumulativo en el tracto digestivo superior de los seres humanos  (Salaspuro, 2009).

En 1988, el Organismo Internacional de Investigación sobre el Cáncer declaró: "Existen pruebas suficientes de la carcinogenicidad del acetaldehído (el principal metabolito del etanol) en animales de experimentación"  (Lachenmeier & Sohnius, 2008). En octubre de 2009, el Organismo Internacional de Investigación sobre el Cáncer actualizó la clasificación de Acetaldehído que indica que el acetaldehído incluido y generado endógenamente a partir de bebidas alcohólicas es un carcinógeno humano del Grupo I  (Secretan et al., 2009). Además, el acetaldehído es perjudicial para el ADN  (Secretan et al., 2009) y provoca un desarrollo muscular anormal, ya que se une a las proteínas y bloquea sus regiones activas  (Lambert & HE, 1988). Adicionalmente, las personas con una deficiencia genética para la enzima responsable de la conversión de acetaldehído en ácido acético pueden tener un mayor riesgo de enfermedad de Alzheimer  (Ohta, Ohsawa, Kamino, Ando, & Shimokata, 2004).

8.3.2 Ácido acético o etanóico

El ácido acético o ácido etanóico en agua ingresa rápidamente a un equilibrio químico con su ión llamado etanoato, el cual puede integrarse al metabolismo por varias rutas, por lo que se dice que se trata de una sustancia que no es tóxica, en comparación del acetaldehído y el etanol. 

8.3.3 Radicales libres

Ningún proceso o mecanismo subyacente puede explicar todos los efectos del alcohol en un organismo o incluso en un órgano específico; En su lugar, muchos mecanismos actúan en concierto, reflejando el espectro de la respuesta del organismo a una miríada de acciones directas e indirectas del alcohol. Un factor que se ha sugerido como un papel central en muchas vías de daño inducido por el alcohol, y que ha sido el foco de muchas investigaciones, es la generación excesiva de moléculas llamadas radicales libres, que pueden dar lugar a un estado llamado estrés oxidativo  (Albano, 2006; Wu & Cederbaum, 2003). Particularmente importantes son las acciones de una clase de radicales libres que contienen oxígeno conocidos como especies reactivas del oxígeno (ROS). Los ROS pueden dañar o causar la degradación completa (es decir, la peroxidación) de moléculas complejas esenciales en las células, incluyendo las moléculas de grasa (es decir, los lípidos), las proteínas y el ADN. Tanto la exposición aguda como crónica al alcohol puede aumentar la producción de ROS y mejorar la peroxidación de lípidos, proteínas y ADN, como se ha demostrado en una variedad de sistemas, células y especies, incluyendo humanos (Albano, 2006; Wu & Cederbaum, 2003). Los ROS son producidos principalmente por el metabolismo oxidativo de la mitocondria, por lo que en este caso será la reacción que oxida el etanal a ácido etanóico la que puede generar especies radicalizadas de ácido etanóico. La capacidad del alcohol para promover el estrés oxidativo y el papel de los radicales libres en la lesión tisular inducida por el alcohol claramente son áreas importantes de investigación en el campo del alcohol, particularmente porque tal información puede ser de importancia terapéutica mayor en intentos de prevenir o mejorar los efectos tóxicos del alcohol . A medida que la información básica continúa emergiendo con respecto al papel del estrés oxidativo en el desarrollo de la enfermedad y los mecanismos subyacentes a la toxicidad celular relacionada con ROS, estos hallazgos conducirán a enfoques terapéuticos antioxidantes más racionales. Además, estos hallazgos podrían resultar en el desarrollo de nuevos medicamentos más eficaces y selectivos capaces de bloquear las acciones de ROS y, en consecuencia, los efectos tóxicos del alcohol (Albano, 2006; Wu & Cederbaum, 2003).

8.4 Otras rutas

Las enzimas citocromo P450 2E1 (CYP2E1) y catalasa también descomponen el alcohol en acetaldehído. Sin embargo, CYP2E1 sólo está activo después de que una persona ha consumido grandes cantidades de alcohol, y la catalasa metaboliza sólo una pequeña fracción de alcohol en el cuerpo  (Edenberg, 2007). También se eliminan pequeñas cantidades de alcohol al interactuar con ácidos grasos para formar compuestos llamados ésteres etílicos de ácidos grasos (FAEEs). Se ha demostrado que estos compuestos contribuyen a dañar el hígado y el páncreas  (Vonlaufen, Wilson, Pirola, & Apte, 2007).

8.5 Metabolismo energético

El etanol tiene características tanto de un fármaco como de un nutriente. Un nutriente es una sustancia química que es utilizada por el cuerpo para proveer energía, para construir o reparar tejidos, y (o) para regular procesos de vida, y se obtiene generalmente en forma de alimento o bebida. Los medicamentos son sustancias químicas no nutritivas utilizadas para el diagnóstico, tratamiento o prevención de una enfermedad o como un componente de la farmacoterapia. El etanol es uno de los medicamentos más consumidos en el mundo. Así, al igual que todos los fármacos, tiene el potencial de capacidades terapéuticas y tóxicas en forma dependiente de la dosis (Ferreira & Willoughby, 2007).

El alcohol influye en el metabolismo de la glucosa de varias maneras en pacientes diabéticos, así como en pacientes no diabéticos. Dado que el alcohol inhibe tanto la gluconeogénesis como la glucogenolisis, su ingesta aguda sin alimentos puede provocar hipoglucemia, especialmente en los casos de reservas de glucógeno agotadas y en combinación con sulfonilurea. Consumido con una comida que incluye carbohidratos, es el combustible preferido, que inicialmente puede conducir a niveles algo más altos de glucosa en sangre y por lo tanto una respuesta de insulina en pacientes diabéticos de tipo 2. Dependiendo de la naturaleza de los carbohidratos en la comida, esto puede ser seguido por hipoglucemia reactiva. El consumo moderado de alcohol se asocia con un menor riesgo de trastornos ateroscleróticos. Los pacientes diabéticos se benefician de este efecto favorable tanto como los pacientes no diabéticos. Además de los efectos sobre el metabolismo de los lípidos, el equilibrio hemostático y la presión arterial, el alcohol mejora la sensibilidad a la insulina. Esta mejora de la sensibilidad a la insulina también puede ser responsable de la menor incidencia de diabetes mellitus tipo 2 que se ha informado de estar asociada con la luz a moderada beber. En caso de uso moderado y sensato, los riesgos de alteraciones en el control de la glucemia, el peso y la presión arterial son limitados. La ingesta excesiva de alcohol, sin embargo, no sólo puede causar la pérdida de control metabólico, sino también aniquilar los efectos favorables sobre el sistema cardiovascular  (van de Wiel, 2004).

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