Digestión y Absorción de los Carbohidratos

Revisión de la Estructura de los Carbohidratos

Clasificación

Enlaces glicosídicos

• Conectan una molécula de azúcar con algo más
• Enlaces covalentes entre:
  • El grupo -OH del carbono anomérico (normalmente C1) de un azúcar
  • El grupo -OH de otro compuesto (puede ser una molécula de azúcar u otra molécula)
• La formación del enlace da lugar a la pérdida de H₂O
• Se denomina así en función de los carbonos unidos y del anomerismo del carbono anomérico
  • E.g, los enlaces α-1,4-glicosídicos unen el carbono C1 (anomérico) del primer sacárido (cuyo grupo hidroxilo estaba orientado en la configuración α) con el grupo hidroxilo del carbono C4 del siguiente sacárido

Digestión de los Carbohidratos

Los carbohidratos son digeridos principalmente por las amilasas y las enzimas del borde en cepillo de los enterocitos. Los carbohidratos solo pueden ser absorbidos como monosacáridos, por lo que estas enzimas rompen las grandes moléculas de almidón en monosacáridos individuales.

Nota: Muchos de los carbohidratos de la dieta se encuentran en forma de almidón, que es una mezcla de amilosa y amilopectina (ambos están hechos completamente de moléculas de glucosa):

• La amilosa es una cadena recta de moléculas de glucosa unidas por enlaces α-1,4 glicosídicos.
• La amilopectina incluye numerosas ramificaciones formadas por enlaces α-1,6-glicosídicos.

Amilasas

• Escinden los enlaces α-1,4 glicosídicos entre las moléculas de azúcar
• Crean cadenas de polisacáridos cada vez más pequeñas hasta que la mayoría de los enlaces α-1,4 glicosídicos se rompen dejando:
  • Monosacáridos
  • Disacáridos
  • Oligosacáridos
  • Almidones indigeribles (azúcares unidos por otro tipo de enlaces)
• Activas a mayor pH:
  • Activas en la boca y el intestino delgado
  • Inactivadas en el estómago
• Tipos y localización de las amilasas:
  • Amilasa salival: segregada en la boca por glándulas salivales
  • Amilasa pancreática: segregada en el duodeno por el páncreas exocrino

Enzimas del borde en cepillo de los enterocitos

Las enzimas del borde en cepillo son proteínas unidas a la membrana en la superficie luminal de los enterocitos del intestino delgado. Hay 4 enzimas principales del borde en cepillo que participan en la digestión de los carbohidratos.

• Isomaltasa: escinde los enlaces α-1,6-glicosídicos
• Maltasa:
  • Divide la maltosa → glucosa + glucosa
  • Divide la maltotriosa → glucosa + glucosa + glucosa
• Lactasa: divide la lactosa → glucosa + galactosa
• Sacarasa:
  • Divide la sacarosa → glucosa + fructosa
  • Divide otros pequeños oligosacáridos

Absorción de los Carbohidratos

Después de la digestión, los carbohidratos se absorben y se transportan a través de la sangre hacia la circulación portal. El transporte puede ser un mecanismo activo, facilitado o pasivo.

• El transporte activo implica el uso de enzimas transportadoras, que utiliza energía para mover los carbohidratos a través de la membrana plasmática, incluso en contra del gradiente de concentración.
• La difusión facilitada ocurre a favor de gradientes de concentración con la ayuda adicional de enzimas transmembrana que no requieren energía.
• La absorción pasiva mueve los azúcares por gradientes de concentración sin necesidad de soporte enzimática o de energía; es el mecanismo más lento.

Los transportadores tienen roles específicos y sus funciones pueden ser activas, facilitadas o pasivas.

• Transportador de sodio-glucosa 1 (SGLT1, por sus siglas en inglés):
  • Se encuentra en la membrana luminal de los enterocitos en el intestino delgado
  • Funciones de transporte de glucosa y galactosa hacia los enterocitos
  • Se basa en un gradiente de sodio activamente generado por una bomba ATPasa (bomba Na⁺/K⁺-ATPasa)
  • Transporta 2 sodios, 1 glucosa o galactosa y agua
• Transportador de glucosa 2 (GLUT2, por sus siglas en inglés)
  • Se encuentra en riñón, hígado y páncreas y en la membrana basolateral de los enterocitos en el intestino delgado
  • Transporta los 3 monosacáridos principales (glucosa, galactosa y fructosa) por difusión facilitada
  • Con respecto a la absorción: GLUT2 mueve los monosacáridos fuera de los enterocitos y hacia el espacio intersticial.
  • La bidireccionalidad permite un cambio de función según las condiciones celulares.
• GLUT5
  • Transporta fructosa a través de difusión facilitada

La absorción pasiva de glucosa representa una minoría de las capacidades de absorción. La mayor parte de la absorción ocurre en la 1ra parte del intestino delgado (duodeno, yeyuno).

Orden de los acontecimientos en la absorción de monosacáridos:

1. Absorción en los enterocitos a través de la membrana apical:
   1. Glucosa y galactosa: vía SGLT1
   2. Fructosa: a través de GLUT5
2. Liberación en el espacio intersticial a través de GLUT2 en la membrana basolateral mediante difusión facilitada
3. Absorción hacia los capilares desde el espacio intersticial
4. Capilares drenan en venas → vena porta → hígado para el metabolismo

Transporte de Monosacáridos en el Cuerpo

Una vez en la sangre, los monosacáridos son transportados a las células de todo el cuerpo y absorbidos por las células periféricas por medio de diferentes transportadores. Varios transportadores importantes de glucosa incluyen:

• GLUT4:
  • El transportador más importante para la captación de glucosa.
  • Es el que más se expresa en el músculo esquelético y en el tejido adiposo
  • Estimulado por insulina para transportar la glucosa circulante a las células para su uso y/o almacenamiento
• SGLT2:
  • Situado en el túbulo contorneado proximal en los riñones
  • Responsable de > 90% de reabsorción de la glucosa filtrada

Relevancia Clínica

• Intolerancia a la lactosa: trastorno gastrointestinal de malabsorción causado por una deficiencia de lactasa, una enzima del borde en cepillo involucrada en la digestión y absorción de la lactosa. La lactosa es un disacárido compuesto de glucosa y galactosa. Los pacientes con intolerancia a la lactosa presentan dolor abdominal, diarrea y flatulencia después de consumir productos con lactosa. El tratamiento es la modificación de la dieta o la suplementación con lactasa en los casos más leves.
• Galactosemia: enfermedad autosómica recesiva que impide el procesamiento de la galactosa debido a una deficiencia en 1 de 3 enzimas clave, la más común es la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa. La galactosemia es una afección grave que se presenta en las primeras etapas de la vida de los bebés, que experimentan letargo, náuseas, vómitos, diarrea e ictericia. Las manifestaciones posteriores pueden incluir síntomas del neurodesarrollo, cataratas, retraso del crecimiento e insuficiencia ovárica prematura. El tratamiento es la modificación de la dieta.
• Diabetes mellitus: condición metabólica causada por la hiperglicemia crónica. La diabetes mellitus se debe a una deficiencia o resistencia a la insulina. Los transportadores GLUT4 son sensibles a la insulina y contribuyen a favorecer el almacenamiento de glucosa en determinadas condiciones. Los pacientes con diabetes mellitus de tipo 2 tienen una alteración en su respuesta a la insulina y, por tanto, la glucosa se acumula en la sangre, provocando hiperglicemia crónica. Los síntomas incluyen frecuencia urinaria, aumento de la sed y del apetito. Las complicaciones graves de la diabetes mellitus son la cetoacidosis diabética, enfermedades cardiovasculares, neuropatía y enfermedades renales.