Alfa-cetoglutarato: propiedades, funciones y aplicaciones
El alfacetoglutarato es una sal orgánica que se produce de la disociación del ácido-cetoglutárico. Es un compuesto que tiene utilización médica, y que está presente además en las células eucariotas y procariotas, formando parte del ciclo de Krebs (del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos).
Este ciclo es de gran importancia biológica, ya que actúa como intermediario entre la glucólisis y la cadena de transporte electrónica, la cual a su vez está asociada a la fosforilación oxidativa, proceso responsable de la producción metabólica de ATP.
El alfa-cetoglutarato se administra en forma intravenosa, con el fin de prevenir lesiones del corazón durante las cirugías cardíacas, relacionadas con problemas de flujo sanguíneo. También se usa para evitar un deterioro muscular, como consecuencia de una cirugía o trauma.
Se usa en la fabricación de medicamentos para enfermedades renales, trastornos intestinales y estomacales, así como para muchas afecciones; sin embargo, las evidencias científicas para estos usos son poco convincentes y escasas.
Esta sal cumple numerosas funciones, entre ellas la generación de aminoácidos, tales como la prolina, la glutamina y el ácido glutámico. También interviene en procesos inmunológicos, y en el mejoramiento de la estructura y funcionamiento del sistema óseo.
Índice del artículo
Polvo blanco o polvo amarillo cristalino.
α-cetoglutatarto, 2-oxoglutarato y 2-cetoglutarato.
Nombre preferido IUPAC: 2-oxo-pentanedioato.
144,08 g/mol
C5H4O52-
Nótese que es un anión, el cual tiene que estar acompañado de un catión para balancear su carga negativa; ya sea Na+, K+, Ca2+ u otros.
56,5 g/L
113 – 115 ºC
Se descompone antes de hervir.
El alfa-cetoglutarato es un compuesto que forma parte del ciclo de Krebs. Se forma a partir de la acción de la enzima isocitrato deshidrogenasa sobre el isocitrato con la generación de NADH y CO2. Además, el alfa-cetoglutarato es un sitio de incorporación al ciclo de Krebs del ácido glutámico, un aminoácido.
El ácido glutámico es transformado en alfa-cetoglutarato, siendo esta una forma de evitar el agotamiento de los componentes del ciclo de Krebs. Las vías que cumplen esta función se llaman anapleróticas. Posteriormente, el alfa-cetoglutarato se convierte en succinil CoA.
El alfa-cetoglutarato es determinante en la velocidad de realización del ciclo de Krebs e interviene en varias vías metabólicas. Asimismo, es una fuente energética para el funcionamiento celular, tal como ocurre con las células intestinales.
El alfa-cetoglutarato interviene directa o indirectamente en la formación de varios aminoácidos. Cuando está presente en la dieta es convertido en las células intestinales (enterocitos) en prolina y leucina, entre otros aminoácidos.
El alfa-cetoglutarato es una fuente para la síntesis de glutamina y ácido glutámico (glutamato); aminoácidos que estimulan la síntesis de proteínas. El glutamato, un neutransmisor, liberado en las terminaciones nerviosas en el tejido óseo, y en el proceso de incorporación de amina al alfa-cetoglutarato, produce la prolina.
La prolina es un aminoácido vital para la síntesis del colágeno: una proteína fibrosa muy abundante en los mamíferos y que forma parte de la piel, los huesos, los tendones, los cartílagos y los dientes.
Por otro lado el alfa-cetoglutarato dirige la transformación de la prolina en hidroxiprolina. Esto provoca la transformación del procolágeno en colágeno, y la formación de la matriz ósea.
El alfa-cetoglutarato activa la prolidasa, enzima que interviene en el reciclaje de la prolina. Además, influencia al tejido óseo a través de la acción del glutamato y la glutamina.
Tales aminoácidos activan la síntesis de los aminoácidos ornitina y arginina, los cuales estimulan la secreción de la hormona de crecimiento.
El alfa-cetoglutarato interviene en el proceso de transporte y eliminación del nitrógeno producido por las células. Los grupos aminos presente en los aminoácidos son transferidos al alfa-cetoglutarato por un proceso de transaminación. Luego, estos grupos aminos son trasladados al hígado.
En el hígado se produce el ciclo de la urea. Esta última y el amonio (NH4+) son las formas principales de la excreción de nitrógeno en la orina. Además, el alfa-cetoglutarato cumple un rol importante en la desintoxicación cerebral de nitrógeno.
El alfa-cetoglutarato actuaría aumentando la esperanza de vida en el gusano Caenorhabditis elegans, actuando específicamente sobre el complejo TOR (target of rapamicina). Este complejo ha sido relacionado con enfermedades que aumentan su incidencia durante la fase de ancianidad de los seres humanos.
Una forma del TOR, el TORC1, estaría involucrado en la aparición de la diabetes, enfermedades cardíacas y cáncer en la ancianidad. Se ha señalado al TORC1 como la relación entre la senescencia celular y la generación de esas enfermedades.
El alfa-cetoglutarato parece que cumple una función en la inhibición del complejo TOR, por lo que cumpliría una función importante en un incremento de la esperanza de vida en los seres humanos. La inhibición del TORC1 en ancianos humanos reduce la incidencia de infecciones.
El alfa-cetoglutarato actúa como un agente antioxidante, siendo capaz de reaccionar con el peróxido de hidrógeno para formar succinato, agua y dióxido de carbono. Además, es capaz de reaccionar con otros componentes de las especies oxigenadas reactivas (ROS).
Alivia el estrés oxidativo, actuando como fuente energética y antioxidante en las células de mamíferos. También aumenta la capacidad antioxidante al favorecer la síntesis de la glutamina.
El alfa-cetoglutarato es suministrado a pavos, cerdos y ratas, produciendo como resultado una mejoría de su calidad ósea, la cual podría ser causada por los efectos positivos de una mayor producción de glutamato, ya que este interviene en la regulación del metabolismo óseo.
Asimismo, aumenta la síntesis de colágeno, como resultado de un mayor aporte de prolina. Los animales tratados con alfa-cetoglutarato muestran un aumento de peso, longitud, densidad ósea, contenido de mineral óseo y resistencia elástica ósea.
Se piensa que el alfa-cetoglutarato ayuda a incrementar las síntesis de proteínas musculares en pacientes en estado postoperatorio, además de mejorar el metabolismo de los aminoácidos en pacientes dializados.
Los médicos lo suministran por vía intravenosa a pacientes durante la cirugía cardíaca para prevenir lesiones del corazón, y también para prevenir la degradación muscular después de una cirugía. El compuesto ayuda a la producción de tejido muscular y a sanar heridas.
El alfa-cetoglutarato ha sido utilizado con diferentes objetivos y condiciones en los seres humanos, tales como ayudar a combatir infecciones bacterianas, problemas hepáticos, cataratas y para mejorar el procesamiento de las proteínas por los pacientes bajo diálisis. También ayuda a mejorar el rendimiento atlético.
- Wikipedia. (2020). alpha-Ketoglutaric acid. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., & Li, D. (2016). Alpha-Ketoglutarate: Physiological Functions and Applications. Biomolecules & therapeutics, 24(1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
- National Center for Biotechnology Information. (2020). Alpha-Ketoglutarate. PubChem Database., CID=164533. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- WebMD LLC. (2019). Alpha-ketoglutarate (AKG). Recuperado de: webmd.com
- Shaojuan Liu et al. (2018). The Antioxidative Function of Alpha-Ketoglutarate and Its Applications. doi.org/10.1155/2018/3408467
- Barbara Beer et al. (2017). In vitro metabolic engineering for the production of α-ketoglutarate. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
- Royal Society of Chemistry. (2020). α-Ketoglutaric acid. Recuperado de: chemspider.com