La citrulina es un aminoácido no proteico sintetizado en la mucosa intestinal a partir de la glutamina y aminoácidos derivados1. La arginina es un aminoácido condicionalmente esencial y es el portador de nitrógeno más abundante en el cuerpo humano. Este aminoácido se obtiene de fuentes dietéticas y mediante su síntesis endógena a partir de la citrulina en el ciclo de la urea del riñón2. La arginina tiene efectos secretagogos (insulina, IGF-I, glucagón, prolactina) y timotróficos (aumento de la producción de linfocitos y macrófagos); es asimismo precursora de varias moléculas de gran importancia en los mecanismos compensatorios involucrados en el síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SRIS) mediante la acción de enzimas específicas con diversas funciones, como la arginasa, la arginina-glicina transaminidasa y la óxido nítrico sintasa (NOS).

Se ha demostrado que en situaciones de respuesta inflamatoria sistémica (SRIS) hay un aumento en la actividad de la NOS inducible (iNOS) calcio-independiente, lo que produce vasodilatación y genera hipotensión arterial y shock séptico, mientras que los peroxinitrilos liberados en el proceso causan daño tisular y depresión miocárdica. La activación de la isoforma inducible produce la depleción de la arginina, limitando la disponibilidad de ambas y la actividad de las células T, lo que a su vez conlleva una respuesta reducida a la infección. Revisiones sistemáticas recientes sobre la disfunción de la barrera intestinal han explorado la influencia del intestino, que es a la vez causante y víctima, en la fisiopatología del SRIS3.

Se ha planteado la hipótesis de que el intestino asumiría un papel protagonista en la fisiopatología de la enfermedad crítica, considerándolo a menudo «motor» de la respuesta inflamatoria sistémica. Las alteraciones de la barrera intestinal pueden llegar a producir lesiones en órganos lejanos y síndrome de disfunción multiorgánica (SDMO). Lo ideal es evaluar la función del intestino delgado en pacientes críticamente enfermos para determinar la composición, momento y vía de administración más adecuados para la alimentación enteral. Además, la evaluación de la función del intestino delgado puede llevar a hallazgos que contribuyan a mantener la integridad de los enterocitos. Los pacientes críticamente enfermos presentan una probabilidad alta de tener mermada la función de los enterocitos, principalmente a consecuencia de una disminución del flujo sanguíneo esplácnico asociada a la hiperpermeabilidad intestinal y la traslocación bacteriana, un estado patológico que juega un papel crucial en el desarrollo de sepsis y SDMO4.

Se han descrito niveles plasmáticos reducidos de citrulina y arginina en niños con diversas enfermedades5, muchas de las cuales están relacionadas con problemas intestinales6. Se ha demostrado que los pacientes adultos con sepsis tienen niveles reducidos de arginina7. Estudios previos en pacientes adultos críticamente enfermos apuntan a la arginina y la citrulina como marcadores de mortalidad precoz con resultados contradictorios8,9; hasta la fecha no existen datos similares para la edad pediátrica.

El objetivo de este estudio es determinar la correlación entre los niveles plasmáticos de citrulina y arginina y la gravedad y el grado del SRIS.

Se llevó a cabo un estudio observacional unicéntrico prospectivo. Los pacientes reclutados se dividieron en 2 grupos, uno de niños críticamente enfermos (grupo A) y otro grupo de control de niños sanos no hospitalizados sin enfermedad conocida o antecedente infeccioso el mes anterior (grupo B). El grupo A lo formaron pacientes admitidos a la Unidad de Cuidados Intensivos Pediátricos (UCIP) entre enero y mayo del 2012 que cumplían los criterios de admisión: edad de 7 días a 14 años, estancia hospitalaria de un mínimo de 3 días y consentimiento informado firmado. Los criterios de exclusión fueron la cirugía abdominal, la radioterapia abdominal, la inflamación o necrosis intestinal (enterocolitis, mucositis...), desarrollo de hipertensión pulmonar y edad inferior a los 7 días.

Se revisaron datos clínicos (estancia en la UCIP, duración de la ventilación mecánica [VM], soporte vasoactivo) y valores analíticos (leucocitos, ácido úrico, proteína C reactiva [PCR], albúmina, arginina y citrulina). Las muestras para la determinación de citrulina y arginina se recogieron en papel filtro S&S 903 y todas se analizaron mediante espectrometría de masas en tándem nada más recogerse; las determinaciones se realizaron por duplicado para evaluar la variabilidad del método. Las muestras de sangre en papel se almacenaron congeladas a –20°C, y se mantuvieron secas y protegidas de la luz. Las muestras para otros reactantes de fase aguda se recogieron al ingreso, a las 12 h, a las 24 h, y al tercer y séptimo día. Todas las muestras se recogieron tras 3 h en ayunas, por lo que los resultados de los aminoácidos representan condiciones postabsortivas.

El riesgo de mortalidad pediátrica (pediatric risk of mortality [PRISM]) es una escala de predicción desarrollada para establecer los parámetros fisiológicos requeridos para evaluar el riesgo de mortalidad en la UCIP y para obtener una ponderación objetiva de las variables analizadas. Los resultados se ajustaron por edad (en meses) y se expresaron como porcentajes (riesgo de mortalidad). La gravedad de la disfunción respiratoria se evaluó mediante cocientes PaO2/FiO2 (PF), lo que requirió la medición diaria de los gases arteriales.

Consideramos que había disfunción neurológica si se encontraban lesiones cerebrovasculares (prueba de imagen) o si la saturación cerebral de oxígeno descendía un 20% o más de la saturación basal durante 15 s (desaturación cerebral). Se estableció la necesidad de una estancia de una semana o más en cuidados intensivos como un marcador de morbilidad. Se definió la disfunción pulmonar como un coeficiente PaO2/FiO2 inferior a 300 y la disfunción renal como un nivel plasmático de creatinina elevado más de un 20% con respecto al basal. La evolución se consideró desfavorable cuando el paciente desarrolló disfunción pulmonar, renal, o neurológica, requirió tratamiento con 2 o más fármacos vasoactivos (inestabilidad hemodinámica), o acabó falleciendo. Así, dividimos el grupo A en 2 subgrupos (A1: condición favorable; A2: condición desfavorable).

Se obtuvo el consentimiento informado de los padres de todos los pacientes incluidos en el estudio, que fue aprobado por el Comité de Ética de la Investigación de Centro Provincial de Málaga en 2011. Se realizó un análisis descriptivo en el que las variables continuas se expresaron como la mediana y el rango intercuartílico (RIQ) y las categóricas como frecuencias y porcentajes. Para variables con una distribución normal y varianzas homogéneas, la comparación entre los 2 grupos se realizó mediante la prueba t de Student para muestras independientes. Para la comparación de variables que no pasaron las pruebas de normalidad y de homogeneidad de varianzas se recurrió a la prueba U de Mann-Whitney. La comparación de las medias de los pacientes de los grupos favorable, desfavorable y de control se realizó mediante ANOVA. La correlación entre variables se evaluó mediante la ρ de Spearman. Se estableció un nivel de significación estadística para 2 colas de p<0,05.

Se acabó incluyendo a un total de 44 pacientes en el grupo A (32 en el subgrupo A1 y 12 en el A2): el 43,1% eran niños con una mediana de 7,3 meses de edad (RIQ: 2,9-41,7), con una puntuación del PRISM a las 24 h del ingreso del 6,65% (RIQ: 2,07-6,65) y una duración promedio de la estancia en la Unidad de Cuidados Intensivos de 6,0 días (RIQ: 4-10). El 90,2% de los pacientes ingresados recibieron VM, con una duración superior a las 24 h en tan solo un 38,5%; se administraron agentes vasoactivos al 50,8%. La complicación principal fue la inestabilidad hemodinámica (17%), seguida de la dificultad respiratoria (16%), la disfunción renal (14%), el deterioro neurológico (5%) y la sepsis nosocomial (5%), mientras que el 54% (24 pacientes) no sufrieron complicaciones relevantes; un paciente falleció durante el seguimiento.

El grupo de control B lo formaban 51 niños sanos sin enfermedad celíaca, con función hepática y renal normales (creatinina 0,38 mg/dL) y una edad media de 4,9±2,4 años, con una grasa fecal de 24 h normal (2,2 g/24 h). El ajuste por edad se realizó mediante métodos directos.

La tabla 1 muestra la cinética de la citrulina y la arginina séricas, permitiendo hacer comparaciones entre sujetos sanos y niños críticamente enfermos. Los niveles séricos de citrulina siempre fueron mayores en el grupo de control que en los niños críticamente enfermos (28,9±11,6μmol/L; p=0,0001), lo que también se observó en los niveles de arginina (57,3±26,4μmol/L; p=0,0001). En lo concerniente a la citrulina, se observó un descenso significativo a las 12 h del ingreso (p<0,05), y los niveles disminuidos se mantuvieron hasta el séptimo día. La arginina ya se encontraba por debajo del nivel normal a las 6 h del ingreso, lo que resultó en una elevación mayor (día 3), manteniéndose estable a partir de ese momento (fig. 1). Encontramos una correlación estadísticamente significativa entre la citrulina y la arginina a las 12 h del ingreso (p=0,049), así como una correlación directa entre los niveles de arginina de 24 h y los de citrulina de 12, 24 h, y 3 días (p=0,003; 0,0001 y 0,049, respectivamente). Las características demográficas de ambos subgrupos en el grupo de casos A se exhiben en la tabla 2.

Figura 1.

Cinética de la citrulina y la arginina.

(0.08MB).

Al comparar los 2 grupos de niños críticamente enfermos (con evolución favorable y desfavorable) se puede ver que hay diferencias estadísticamente significativas en la arginina de 12 h (p=0,002), la arginina del tercer día (p=0,011) y la citrulina del séptimo día (p=0,005), que siempre fueron más bajas en los niños con condición desfavorable.

La figura 2 muestra las diferencias en la cinética de la citrulina y la arginina con respecto a la evolución final, con una disminución mayor en ambas variables en pacientes con evolución desfavorable, y la figura 3 representa la cinética de la PCR y la procalcitonina (PCT). Hay una clara correlación inversa entre la citrulina del séptimo día (fig. 4) y la duración de la VM (ρ=–0,6; p=0,005), la duración de la estancia en la UCIP (ρ=–0,5; p=0,021) y un menor número de complicaciones (ρ=–0,59; p=0,012). También hay una correlación inversa estadísticamente significativa entre una mayor disminución de arginina a las 12 h del ingreso y estancias más largas en la UCIP (ρ=–0,35; p=0,042) y mayor número de complicaciones (ρ=–0,32; p=0,022).

Figura 2.

Cinética de la arginina y la citrulina (μmol/l) según la evolución.

(0.18MB).

Figura 3.

Cinética de la PCR (mg/l) y la PCT (ng/mL).

(0.04MB).

Figura 4.

Relación entre la arginina a las 12 h (μmol/l) y la citrulina en el séptimo día (μmol/l) y la duración de la estancia en la UCIP (días).

(0.17MB).

Entre las correlaciones de parámetros analíticos encontramos que la citrulina que se mantenía reducida en el séptimo día iba asociada a una elevación de la PCR (ρ=–0,47; p=0,033) y la PCT de 24 h (ρ=–0,67; p ≤ 0,002). Cuanto mayor era el descenso en los niveles de arginina de 12 h, mayor era la elevación de la PCR del tercer día (ρ=0,40; p=0,06) y de la PCT del tercer día (ρ=–0,52; p=0,017).

Se han realizado poco estudios que analicen en profundidad los cambios en el metabolismo de la arginina y la citrulina en pacientes adultos con sepsis. El metabolismo de la arginina en pacientes pediátricos con sepsis se ha estudiado a fondo usando isótopos estables10. El ajuste por edades es una técnica ampliamente empleada en epidemiología para eliminar el sesgo de confusión introducido por la diferente composición por edad de varias poblaciones y para presentar un resumen de datos para edades específicas. El método más empleado, conocido como ajuste directo, fue propuesto por Neison en 1844 y consiste en calcular la media ponderada de las tasas específicas por edad, empleando como pesos la composición de una población de referencia arbitraria.

Como la hipertensión pulmonar va asociada a los niveles de arginina e influida por polimorfismos de la carbamil-fosfato sintetasa, no incluimos pacientes ingresados en la unidad con hipertensión pulmonar.

El descenso en los niveles plasmáticos de aminoácidos en la inflamación se atribuye en gran parte a un aumento del aclaramiento metabólico de los aminoácidos liberados que es probable que lleve a cabo el hígado para la síntesis de proteínas hepáticas, la gluconeogénesis y la síntesis de urea.

En nuestra serie, los niveles plasmáticos de citrulina descendieron rápidamente y se situaron significativamente por debajo de los niveles normales (grupo de control) a las 12 h (se suelen considerar normales si se encuentran entre 18 y 35μmol/l), manteniendo niveles menores que los controles hasta el séptimo día. La arginina ya había disminuido en las primeras 6 h en comparación con los controles, y aumentó con mayor rapidez (tercer día).

Los niveles séricos normales de citrulina en niños de uno a 48 meses varían entre los 4 y los 52μmol/l y entre los 14 y los 147μmol/l respectivamente según los estudios publicados, cifras muy similares a las obtenidas en nuestro grupo de control (28,9±11,6 y 57,3±26,4μmol/l respectivamente). En algunos estudios se ha probado que la citrulina es similar en los pacientes con anorexia nerviosa y en personas sanas, ya que la malnutrición proteicocalórica no dependiente de fallo intestinal sino de baja ingesta no causa pérdida de masa enterocitaria.

La glutamina es la mayor fuente de energía en los enterocitos, y otro de sus destinos metabólicos es su conversión a citrulina. Como el SRIS afecta potencialmente a la función e integridad intestinales, puede alterar el metabolismo de la glutamina y llevar a una reducción en la producción de citrulina. Nuestros resultados muestran que los pacientes con SRIS presentan niveles de citrulina sérica inferiores, algo que en parte podría deberse a un defecto en la conversión metabólica de la glutamina a citrulina, con captación reducida de glutamina por parte de los enterocitos pero aumentada en el hígado, o desviación de la glutamina a otras rutas metabólicas.

Un estudio publicado en 200911 apunta a un aumento de la proteólisis en la sepsis, con una concentración plasmática de arginina disminuida, lo que indicaría una síntesis de novo insuficiente causada por una la disminución en la producción de citrulina. Otros estudios en adultos han demostrado que un estado grave de inflamación aumenta considerablemente la degradación de proteínas y la actividad de la arginina, reduciendo la producción de citrulina y la síntesis de novo de arginina7. Estas alteraciones metabólicas limitan considerablemente la disponibilidad de la arginina, sobre todo para la producción de NO por parte de la enzima NOS3. Todo ello explica por qué la producción de citrulina, como fuente de producción de novo de arginina, se puede considerar una ruta metabólica importante y uno de los parámetros bioquímicos principales a evaluar al comienzo del estudio. Por un lado, la isquemia del intestino delgado se asocia a una reducción aguda de la masa enterocitaria y una pérdida de función de la barrera intestinal por el levantamiento epitelial de las vellosidades. Por otro, el SRIS y la sepsis podrían asociarse a una disfunción aguda de los enterocitos sin reducción de la masa enterocitaria6.

Los mayores descensos de la arginina en las primeras 12 h del ingreso se correlacionan con estancias más largas en la UCIP, un número mayor de complicaciones y una elevación superior de los niveles de reactantes de fase aguda como la PCR y la PCT al tercer día. Esto es similar a lo publicado en 2007 por van Waardenburg et al. en el American Journal of Clinical Nutrition12 (concentraciones plasmáticas bajas de arginina y citrulina en la fase aguda de la enfermedad crítica en niños, que se normalizaron durante la recuperación y que estaban estrechamente relacionadas con la gravedad de la inflamación, valoradas a partir de la concentración plasmática de PCR). Además, un nivel de citrulina sérica que continúa disminuido el séptimo día se asocia a la elevación de la PCR y la PCT a las 24 h, una mayor duración de la VM y la estancia en la UCIP y una mayor incidencia de complicaciones.

Otro hecho que avala la importancia del intestino es que la disminución de la función renal no afecta a la producción de novo de arginina, a pesar de que el riñón es el principal lugar de producción de novo de la citrulina13. Estas alteraciones metabólicas contribuyen a la reducción de la disponibilidad de la citrulina y la arginina, y ofrecen posibilidades de intervención para restaurar el metabolismo de la arginina en el SRIS.

Todos estos datos indican que la inflamación induce cambios en el perfil de aminoácidos, y que estos cambios son más profundos o pronunciados cuando la inflamación es grave. Hay que seguir estudiando la influencia del SRIS y la insuficiencia renal aguda en la concentración plasmática de citrulina y el valor de dicha concentración como indicador de insuficiencia renal aguda en pacientes críticamente enfermos. Según nuestros datos, la suplementación con citrulina, como precursor de la arginina, puede mejorar la disponibilidad de la citrulina y la arginina en niños críticamente enfermos y contribuir a reducir la disminución temprana de los niveles de arginina a las 12 h, que se correlaciona con una evolución peor. No obstante, se requieren más estudios para determinar si la citrulina exógena puede realmente apoyar el metabolismo de la arginina en el SRIS14,15.

Los niveles de arginina y citrulina están disminuidos durante la fase aguda de los pacientes pediátricos críticamente enfermos, y empiezan a recuperarse tardíamente a partir del tercer y séptimo día, respectivamente. Encontramos una correlación entre una mayor reducción y evoluciones menos favorables, estancias mayores en la UCIP y reactantes de fase aguda elevados en plasma (PCR, PCT). Estos resultados ofrecen otra manera de determinar la respuesta inflamatoria en pacientes críticamente enfermos e indican que la arginina y la citrulina podrían servir como marcadores pronósticos. Por lo tanto, puede que sea crucial que se identifiquen maneras de preservar la integridad intestinal. Varios aminoácidos, como la glutamina, la arginina y la citrulina están emergiendo como herramientas potenciales para modular y reparar la inflamación intestinal debido a su papel en la proliferación, diferenciación, migración y supervivencia celular.

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.