Los carbohidratos….más allá de la energía

El Dr. Iván Martínez-Duncker
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Facultad de Ciencias-UAEM

En nuestra sociedad relacionamos a los carbohidratos con la energía. Probablemente el uso más frecuente de la palabra carbohidrato es como un indicador de la información nutricia y el aporte calórico que se encuentran desglosados en la etiqueta de los alimentos y que relacionamos con su conveniencia para nuestra salud. Otro término asociado a los carbohidratos es la Diabetes Mellitus, una enfermedad degenerativa donde hay exceso en la sangre de un monosacárido conocido como glucosa. Ambos conceptos se encuentran adscritos a la relación de los carbohidratos con la energía, sin embargo, los carbohidratos aportan a nuestras vidas algo más....
¿Qué pensarían ustedes, si les digo que nuestras células utilizan a los carbohidratos para generar un código glicano, un código de información esencial para su vida?, ¿Qué pensarían, si les digo que lo logran modificando proteínas y lípidos con estructuras variables de oligosacáridos llamados glicanos? ¡Probablemente quisieran saber más sobre ello!
Al pensar en información biológica codificada, surge el famoso “código genético” conformado por ácido desoxirribonucleico (ADN), una macromolécula organizada en paquetes de información llamados genes. Información que es necesaria para sintetizar el conjunto de proteínas que caracterizan una célula y que definen su vida y función. Ahora bien, ¿Cuál es la relación de un “código genético” con un “código glicano”?. Bien, un grupo de proteínas generadas por el “código genético” se encargan de establecer otros códigos de información biológica, esto lo logran integrando información a la estructura de otras macromoléculas. Un subgrupo de estas proteínas, a través de un proceso conocido como glicosilación, añade información a otras proteínas y lípidos en forma de cadenas complejas y variables de carbohidratos.

La glicosilación ofrece a éstas macromoléculas modificadas una nueva dimensión a sus funciones biológicas. Por mencionar algunos ejemplos, en el caso de las glicoproteínas, el glicano es capaz de: portar información que indica a la célula si la glicoproteína ha sido construida correctamente, de determinar e influir en la intensidad de su función, de convertirse en un reloj biológico que indica al organismo el momento en que la glicoproteína debe ser eliminada de la circulación sanguínea. El papel que va a jugar el glicano depende de la macromolécula modificada y en gran medida de su conformación y del tipo de monosacáridos que contiene, esto se debe a que las macromoléculas modificadas, así como aquellas que interactúan con el, son capaces de descifrar la información que contiene (código glicano) y así responder de manera específica a sus variaciones.

Un ejemplo característico que resalta la importancia del código glicano en el ser humano es el sistema ABH. Durante los primeros años del siglo XX el biólogo y médico austriaco Karl Landsteiner definió este sistema que permite distinguir a cuatro grupos de sangre en la población humana (A, B, O y AB) dependiendo de variaciones específicas que cada uno de los grupos presenta sobre los glicanos de las proteínas y lípidos de sus glóbulos rojos, plaquetas y otros tejidos. Dichas variantes comparten una estructura común llamada “H”, los individuos del grupo O presentan sólo una estructura H intacta, a diferencia de individuos del grupo A ó B que presentan modificaciones distintivas. El grupo A presenta la adición de un monosacárido terminal llamado N-acetil-galactosamina (GalNAc) a la estructura H, formando así el antígeno A. El grupo B se caracteriza por la adición de un monosacárido terminal llamado Galactosa (Gal) a la misma estructura H, formando así el antígeno B. El grupo AB realiza ambas modificaciones por lo que expresa ambos antígenos.

Las reacciones adversas a las transfusiones de células sanguíneas se dan cuando el sistema inmune del individuo que recibe la sangre reconoce células que presentan variantes de la estructura H distintas a las presentadas por sus propias células, lo cual conduce a considerarlas extrañas y rechazarlas. Esto es posible ya que el sistema inmune es capaz de descifrar y reconocer el código glicano inscrito en dichas variantes. En vista de lo anterior y de acuerdo a la figura 2, un individuo del grupo A rechaza células del grupo B (antígeno B) y viceversa, por lo que sólo pueden recibir células de su propio grupo ó del grupo O que no tiene antígenos; el individuo del grupo AB, al portar antígenos A y B, no presenta rechazo contra ninguno de los otros grupos sanguíneos, por lo que este grupo se considera un receptor universal. Debido a que el grupo O no presenta antígenos que puedan ser rechazados, el sistema inmune de los individuos de grupos diferentes al O no presentan reacción en su contra, esto hace considerar al grupo O un donador universal, sin embargo los individuos del grupo O sí presentan rechazo contra los antígenos A y B, por lo que sólo pueden recibir sangre de su propio grupo. Es importante considerar que otros factores importantes como el factor Rh y que no están asociados a glicanos, deben ser tomados en cuenta para una transfusión sin reacciones adversas.

Debido a la incompatibilidad entre algunos grupos sanguíneos, el descubrimiento del sistema ABH permitió desarrollar estudios de laboratorio para descifrar nuestro código glicano y con ello determinar la variante de la estructura H que tenemos, de esta manera se puede conocer el tipo de sangre adecuado que se nos puede administrar a fin de que no presentemos reacciones graves. Este descubrimiento fue sistemáticamente aplicado, por primera vez, durante la segunda guerra mundial y permitió salvar a millones de soldados heridos, soldados que hubiesen muerto de no haber recibido transfusiones, desde entonces, la aplicación de este sistema no ha dejado de salvar vidas alrededor del mundo.

Ahora bien, ¿Qué define el grupo sanguíneo al que pertenecemos?. Hace 20 años descubrimos que tenemos en nuestro “código genético” dos copias de un gen (una copia paterna y una materna) conocido como ABO, este gen tiene tres variantes (alelos) en los seres humanos: el alelo A, el B y el O. El alelo A codifica la enzima A, la cual añade GalNAc a la estructura H; el alelo B codifica la enzima B, la cual añade Gal a la misma estructura y el alelo O que codifica una proteína no funcional. Debido a que tenemos dos copias de este gen y tres alelos posibles, podemos entonces presentar una de 9 combinaciones de genes (32) y que generará uno de cuatro grupos sanguíneos. De esta manera las enzimas A ó B, generadas por el gen ABH (código genético), forman parte del código glicánico encargado del sistema ABH, pero son tan sólo una pequeña representación de la maquinaria completa de glicosilación.

Debido al gran interés por el estudio de los glicanos en innumerables procesos bioquímicos contamos con un Laboratorio de Glicobiología Humana en la Facultad de Ciencias de la UAEM que diagnostica y estudia a nivel molecular las enfermedades que afectan al código glicánico. Este trabajo intenso y emocionante lo hacemos en colaboración con colegas de varias instituciones estatales, nacionales e internacionales. Esperando que esta lectura los haya acercado a una nueva dimensión, los invitamos, para que la segunda vez que se topen con la palabra carbohidrato, piensen que los carbohidratos van más allá de la energía.

El Dr. Martínez-Duncker es Profesor-Investigador y Coordinador del Área de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Es egresado de la Escuela Médico Militar, tiene un Doctorado en Ciencias y Post-doctorado en Medicina Nuclear por parte de la Universidad de París. En el 2007 recibió la distinción como Investigador Nacional Nivel 1 del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología del cual obtuvo apoyo financiero para realizar investigación centrada sobre el entendimiento de los factores metabólicos y genéticos que afectan la glicosilación en los seres humanos. www.glycoactive.com