Ácido pirúvico

El ácido pirúvico es el ácido orgánico alfa-ceto más simple, que contiene un grupo ácido carboxílico y un grupo funcional cetona. Originalmente denominado ácido piroracémico, se preparó por primera vez en el laboratorio por destilación seca del ácido tartárico. Sus propiedades físicas incluyen ser un líquido incoloro con un olor que recuerda al vinagre, y es soluble tanto en agua como en disolventes orgánicos.

El ácido pirúvico es el ácido conjugado del piruvato, que es el producto final de la glucólisis. El ácido pirúvico desempeña un papel destacado en varios procesos metabólicos clave; su función en el metabolismo de los azúcares permite la descomposición y síntesis de azúcares, ácidos grasos y aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas.

El propio piruvato es el sustrato de varias enzimas cuya disfunción presenta importantes implicaciones para la salud humana. Por ejemplo, en muchas células cancerosas, la isoforma típica de la enzima piruvato quinasa es suplantada por una forma embrionaria que altera el metabolismo del azúcar en una afección denominada efecto Warburg^.1 Cuando la enzima epónima del complejo piruvato deshidrogenasa falta o está comprometida, el resultado es una disfunción metabólica grave y malformaciones cerebrales^,2 lo que refleja la gran demanda del metabolismo de la glucosa por parte del cerebro.

Ácido pirúvico y glucólisis

El ácido pirúvico desempeña un papel fundamental en la glucólisis, la oxidación del azúcar que se produce en casi todas las células vivas. En la glucólisis, una molécula de glucosa, un azúcar con seis átomos de carbono, se divide en dos moléculas de piruvato, un compuesto con tres átomos de carbono. Esta reacción genera energía en forma de dos moléculas de ATP.

La glucólisis se produce tanto en estado aeróbico como anaeróbico. Durante la respiración aeróbica, el piruvato se convierte en dióxido de carbono más un grupo acetilo de dos carbonos que se une a la coenzima A (CoA) para formar acetil-CoA. A continuación, el acetil-CoA entra en el ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo del TCA, ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs) y sufre una fosforilación oxidativa que lo convierte en acetaldehído.

Cuando la presencia de oxígeno es insuficiente, el piruvato se convierte por fermentación en lactato a través de la acción de la lactato deshidrogenasa. Este proceso contribuye a la acidosis láctica, la acumulación de ácido láctico en el torrente sanguíneo que se produce cuando los niveles de oxígeno son bajos en las células productoras de energía (es decir, durante periodos de ejercicio intenso).

El ácido pirúvico y la producción de vino

Su función en la fermentación alcohólica -el proceso de conversión del azúcar en alcohol mediante levaduras- confiere al ácido pirúvico un papel central en la elaboración y la calidad del vino. Se ha demostrado que la adición de ácido pirúvico, que es fermentado por las cepas de levadura Saccharomyces utilizadas en la elaboración del vino, aumenta los niveles de antocianina vitisina A, un compuesto responsable de la pigmentación del vino tinto^.3 Otros autores han señalado que los niveles de ácido pirúvico varían según los distintos tipos de vino, y que los niveles de esta molécula en el producto final pueden verse afectados significativamente tanto por las cepas de levadura como por la temperatura durante la fermentación^.4

El ácido pirúvico y la salud de la piel

Los ensayos clínicos demuestran que el ácido pirúvico es un tratamiento eficaz para el acné cuando se administra en una serie de exfoliaciones químicas^.5 Ha llamado la atención por sus propiedades queratolíticas, antimicrobianas y sebostáticas, así como por su capacidad para estimular la ^formación de colágeno y fibras elásticas6. En ensayos clínicos, los peelings con ácido pirúvico redujeron significativamente el número de lesiones cutáneas y la oleosidad. A pesar de la producción de vapores irritantes y sensaciones temporales de quemazón, los investigadores concluyeron que los peelings con ácido pirúvico son una intervención segura y^{beneficiosa5.}

Ácido pirúvico y salud cerebral

Se plantea la hipótesis de que el ácido pirúvico tiene un efecto protector contra la muerte de las células neuronales inducida por diversos tipos de estrés, como la toxicidad del etanol o la liberación excesiva de ^Zn2+, como se observa durante los accidentes cerebrovasculares. Estudios preliminares in vitro sugieren que el mecanismo implica la supresión de la lesión mitocondrial causada por la liberación de citocromo c. Además, se ha demostrado que el ácido pirúvico previene la muerte de células neuronales en cultivo inducida por ^Cu2+/Zn2+.7

El ácido indol-3-pirúvico (IPA), un precursor del aminoácido triptófano, se ha investigado como tratamiento para la ansiedad y el insomnio, debido a su capacidad para aumentar el recambio de serotonina en el SNC y de melatonina en la glándula pineal. En varios pequeños ensayos clínicos piloto se observó que la administración de IPA podía mejorar el estado de ánimo y aumentar el tiempo de sueño^.8 Aún no se han comunicado los resultados de estudios más amplios.

El ácido pirúvico y el microbioma intestinal

El microbioma intestinal contribuye significativamente al metabolismo energético. Tanto el ácido pirúvico como el ácido tricarboxílico están reducidos en el suero de ratones libres de gérmenes (GF). Los genes implicados en el ciclo TCA y en el metabolismo del piruvato también están reducidos en los ratones GF. En pacientes obesos/insulinorresistentes, los niveles de ácido pirúvico pueden ser elevados tras el consumo de glucosa, lo que sugiere un tránsito ineficaz hacia el ciclo TCA. Se ha demostrado que la pérdida de peso invierte esta tendencia y altera la composición del microbioma intestinal, a juzgar por el aumento de metabolitos bacterianos. Se cree que todos estos cambios convergen en una mayor eficiencia^{metabólica9.}

Las bacterias intestinales también contribuyen a la producción de metabolitos conjugados con indol, incluido el IPA^.10 El receptor de hidrocarburos de arilo (AHR) es un factor de transcripción activado por ligando que desempeña un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis en la mucosa intestinal. El IPA es un precursor de los agonistas del AHR producidos por las bacterias intestinales, que pueden suprimir la inflamación intestinal en modelos de ratón de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). El efecto antiinflamatorio del IPA suprimió significativamente la colitis experimental en un modelo de ratón de EII^.11

El ácido pirúvico en la investigación

En julio de 2023, hay más de 600 citas para "ácido pirúvico" en publicaciones de investigación(*excluidos libros y documentos) en PubMed. El extenso número de publicaciones que relacionan el ácido pirúvico con el metabolismo de los azúcares y otros diversos procesos celulares catabólicos y anabólicos indica que se trata de un metabolito de gran interés. Cualquier investigador interesado en el gran número de condiciones de salud relacionadas con estas actividades debería considerar la inclusión de análisis cuantitativos del ácido pirúvico en su estudio.

Referencias

1. Gray LR, Tompkins SC y Taylor EB. Regulación del metabolismo del piruvato y enfermedad humana. Cell Mol Life Sci 2014;71(14):2577-2604.
2. Ebertowska A, Ludkiewicz B, Morys J, et al. Deficiencia de piruvato deshidrogenasa: efectos morfológicos y metabólicos, creación de modelo animal para buscar tratamiento curativo. Folia Morphol (Warsz) 2020;79(2):191-197.
3. Chilicka K, Rogowska AM, Taradaj J, et al. A comparison of the effectiveness of azelaic and pyruvic acid peels in the treatment of female adult acne: a randomized controlled trial. Sci Rep 2020;10(1):12612.
4. Morata A, Calderón F, González MC et al. Formación de las piranoantocianinas altamente estables (vitisinas A y B) en vinos tintos por adición de ácido pirúvico y acetaldehído. Food Chemistry 2007;100(3):1144-52.
5. Rankine BC. Factores que influyen en el contenido de ácido pirúvico de los vinos. J Sci Food Agric 1965;16(7):394-98.
6. Kontochristopoulos G, y Platsidaki E. Peelings químicos en acné activo y cicatrices de acné. Clin Dermatol 2017;35(2):179-182.
7. Tanaka KI, Shimoda M y Kawahara M. El ácido pirúvico previene la neurotoxicidad inducida por Cu(2+)/Zn(2+) mediante la supresión de la lesión mitocondrial. Biochem Biophys Res Commun 2018;495(1):1335-1341.
8. Politi V, De Luca G, Comin M, et al. Clinical experiences with the use of indole-3-pyruvic acid. Adv Exp Med Biol 1999;467:227-232.
9. Campbell C, Grapov D, Adams SH, et al. La mejora de la salud metabólica altera el metabolismo del huésped en paralelo con los cambios en los xeno-metabolitos sistémicos de origen intestinal. PLoS One 2014;9(1):e84260.
10. Velagapudi VR, Hezaveh R, Backhed F, et al. La microbiota intestinal modula el metabolismo energético y lipídico del huésped en ratones. J Lipid Res 2010;51(5):1101-1112.
11. Aoki R, Aoki-Yoshida A, Takayama Y, et al. El ácido indol-3-pirúvico, un activador del receptor de arilhidrocarburos, suprime la colitis experimental en ratones. J Immunol 2018;201(12):3683-3693.