8.6.1. Las vitaminas hidrosolubles funcionan como coenzimas

La tabla 8.9 enumera las vitaminas hidrosolubles: el ácido ascórbico (vitamina C) y una serie conocida como complejo vitamínico B (figura 8.32). El ascorbato, la forma ionizada del ácido ascórbico, sirve como agente reductor (un antioxidante), como se discutirá en breve. La serie de vitaminas B comprende componentes de coenzimas. Obsérvese que, en todos los casos, excepto en el de la vitamina C, la vitamina debe ser modificada antes de poder cumplir su función.

Figura 8.32

Estructuras de algunas vitaminas hidrosolubles.

Las deficiencias de vitaminas son capaces de causar una variedad de condiciones patológicas (véase la Tabla 8.9). Sin embargo, muchos de los mismos síntomas pueden ser el resultado de condiciones distintas a la falta de una vitamina. Por esta razón y porque las vitaminas se requieren en cantidades relativamente pequeñas, las condiciones patológicas resultantes de las deficiencias vitamínicas son a menudo difíciles de diagnosticar.

El requerimiento de vitamina C resultó relativamente sencillo de demostrar. Esta vitamina hidrosoluble no se utiliza como coenzima, pero sigue siendo necesaria para la actividad continuada de la proyl hidroxilasa. Esta enzima sintetiza la 4-hidroxiprolina, un aminoácido necesario en el colágeno, el principal tejido conectivo de los vertebrados, pero que rara vez se encuentra en otro lugar. ¿Cómo se forma este aminoácido inusual y cuál es su función? Los resultados de los estudios de etiquetado radiactivo mostraron que los residuos de prolina en el lado amino de los residuos de glicina en las cadenas de colágeno nacientes se hidroxilan. El átomo de oxígeno que se une al C-4 de la prolina procede del oxígeno molecular, O2. El otro átomo de oxígeno del O2 es tomado por el α-cetoglutarato, que se convierte en succinato (Figura 8.33). Esta compleja reacción es catalizada por la prolil hidroxilasa, una dioxigenasa. Está asistida por un ion Fe2+, que está fuertemente unido a ella y es necesario para activar el O2. La enzima también convierte el α-cetoglutarato en succinato sin hidroxilar la prolina. En esta reacción parcial se forma un complejo de hierro oxidado que inactiva la enzima. ¿Cómo se regenera la enzima activa? El ascorbato (vitamina C) acude al rescate reduciendo el ion férrico de la enzima inactivada. En el proceso de recuperación, el ascorbato se oxida a ácido dehidroascórbico (Figura 8.34). Así, el ascorbato sirve aquí como antioxidante específico.

Figura 8.33

Formación de 4-hidroxiprolina. La prolina es hidroxilada en C-4 por la acción de la prolil hidroxilasa, una enzima que activa el oxígeno molecular.

Figura 8.34

Formas del ácido ascórbico (vitamina C). El ascorbato es la forma ionizada de la vitamina C, y el ácido dehidroascórbico es la forma oxidada del ascorbato.

Los primates son incapaces de sintetizar el ácido ascórbico y, por tanto, deben adquirirlo a través de la dieta. La importancia del ascorbato se pone de manifiesto en el escorbuto. Jacques Cartier, en 1536, hizo una vívida descripción de esta enfermedad por deficiencia dietética, que afectó a sus hombres mientras exploraban el río San Lorenzo:

Algunos perdieron toda su fuerza, y no podían mantenerse en pie. … A otros también se les manchó toda la piel con manchas de sangre de color púrpura: luego les subió hasta los tobillos, las rodillas, los muslos, los hombros, los brazos y el cuello. Sus bocas se volvieron hediondas, sus encías tan podridas, que toda la carne se cayó, incluso las raíces de los dientes, que también se cayeron casi todos.

James Lind, un médico escocés, iluminó los medios de prevenir el escorbuto en un artículo titulado «Un tratado del escorbuto» publicado en 1747. Lind describió un estudio controlado que establecía que el escorbuto podía prevenirse incluyendo cítricos en la dieta. La Armada Real acabó por distribuir raciones de lima a los marineros, de cuya costumbre los marineros británicos adquirieron el apodo de «limeys». La investigación de Lind se inspiró en la difícil situación de una expedición comandada por el Comodoro George Anson. Anson partió de Inglaterra en 1740 con una flota de seis barcos y más de 1000 hombres y regresó con una enorme cantidad de tesoros, pero de su tripulación sólo 145 sobrevivieron para llegar a casa. El resto había muerto de escorbuto.

¿Por qué el deterioro de la hidroxilación tiene consecuencias tan devastadoras? El colágeno sintetizado en ausencia de ascorbato es menos estable que la proteína normal. Los estudios sobre la estabilidad térmica de los polipéptidos sintéticos han sido especialmente informativos. La hidroxiprolina estabiliza la triple hélice del colágeno mediante la formación de enlaces de hidrógeno entre las cadenas. Las fibras anormales formadas por el colágeno insuficientemente hidroxilado contribuyen a las lesiones cutáneas y a la fragilidad de los vasos sanguíneos que se observan en el escorbuto.