Bioquímica y biología celular de las complicaciones de la hiperglucemia (diabetes tipo II)

Abstract

Diabetes mellitus is a complex disease, where chronic hyperglycemia generates complications in different organs. In this circumstance, reactive oxygen species increase due to its autoxidation and other mechanisms, so that their metabolism favors the accumulation of metabolites such as fructose, sorbitol and triose phosphate. The latter generate highly reactive α-oxoaldehydes with high capacity to bind proteins and generate oxidative stress. In turn, there is an increase in the synthesis of diacylglycerol from the phosphate trioses, which activate protein kinase C. In addition, the alteration between the proportions of the niacinamide nucleotides reduced with respect to the oxidized leads to a deficit of antioxidant systems. These metabolic imbalances cause impaired signal translation, such as abnormal gene expression, and tissue damage, providing a series of complications for patients with diabetes. But why does damage only occur in certain cells? The answer is that some cells can regulate glucose transport when exposed to hyperglycemia, keeping the glucose concentration constant. However; other cells lack this mechanism and suffer damage due to hyperglycemia. So, the explanation of the causes of diabetic complications involves mechanisms that occur within cells, rather than outside. On the other hand, the increase of ROS in the mitochondria produces DNA damage (chain breaks) activating PARP that breaks down NAD into nicotinic acid and ADP ribose. PARP then proceeds to form polymers that accumulate in GAPDH and other nuclear proteins. Which leads to further accumulation of the phosphate trioses and the problem worsens.

La diabetes mellitus es una enfermedad compleja, donde la hiperglucemia crónica genera complicaciones en distintos órganos. En esta circunstancia aumentan las especies reactivas de oxígeno (ROS) debido a la autooxidación y otros mecanismos, por lo que su metabolismo propicia la acumulación de metabolitos como la fructosa, el sorbitol y las triosas fosfato. Estas últimos generan α–oxoaldehídos muy reactivos con alta capacidad de unirse a proteínas y generar más estrés oxidativo. A su vez se produce un aumento de la síntesis de diacilglicerol a partir de las triosas fosfato, las cuales activan a la proteína quinasa C. Además, el aumento de la proporción de los nucleótidos de niacinamida reducidos con respecto a los oxidados conduce a un déficit de los sistemas antioxidantes. Estos desequilibrios metabólicos causan alteración en la traducción de señales, como la expresión anormal de genes, y daño tisular, proporcionando una serie de complicaciones a los pacientes con diabetes. Pero, ¿por qué el daño solo ocurre en determinadas células? La respuesta reside en que algunas células pueden regular el transporte de glucosa cuando están expuestas a la hiperglucemia, manteniendo la concentración de glucosa contante. Sin embargo; otras células carecen de este mecanismo y sufren un daño debido a la hiperglucemia. Por lo que la explicación de las causas de las complicaciones diabéticas involucra mecanismos que ocurren dentro de las células, en lugar de fuera. Por otro lado, el aumento de ROS en la mitocondria produce lesiones en el ADN (roturas de cadenas) activando a PARP que rompe el NAD en ácido nicotínico y ADP ribosa. Posteriormente PARP procede a formar polímeros que se acumulan en GAPDH y otras proteínas nucleares. Lo que conduce a que se acumulen aún más las triosas fosfato y se agrave el problema.