Descubriendo un tesoro enterrado: pruebas de cetonas, pasado y presente

Desde 1949, la determinación de cetonas en la orina utilizando Ketostix o Acetest ha sido la práctica estándar para el diagnóstico y el monitoreo de la cetosis. Aquí reviso métodos alternativos para diagnosticar y monitorear la cetoacidosis utilizando pruebas para detectar el principal cuerpo cetónico, el 3-ß-hidroxibutirato, las cuales han estado disponibles en los analizadores automáticos a partir de 1987.

El inicio de la cetosis requiere cambios tanto en el metabolismo del tejido adiposo como en la función hepática. Los sustratos primarios para la formación de cuerpos cetónicos son los ácidos grasos de los depósitos adiposos. Los cuerpos cetónicos son producidos por el hígado y utilizados periféricamente como fuente de energía cuando la glucosa no está fácilmente disponible. El acetoacetato (AcAc) y el 3-ß-hidroxibutirato (ß-HB) son los dos principales cuerpos cetónicos; la acetona es el tercero y el menos abundante. Hablando en forma estricta, el ß-HB no es químicamente una cetona, ya que no posee una estructura keto.

Los cuerpos cetónicos están siempre presentes en la sangre, y sus niveles aumentan durante el ayuno y el ejercicio prolongado. La diabetes es la causa patológica más frecuente de elevación de las cetonas. En la cetoacidosis diabética (CAD), que se presenta en la diabetes mal controlada, las bajas concentraciones de insulina y los altos valores de hormonas contrarreguladoras inician una cascada de eventos que dan como resultado una lipólisis aumentada y una resterificación disminuida, lo que aumenta los ácidos grasos plasmáticos (Figura 1) . Además, la mayor proporción glucagón / insulina aumenta la oxidación de los ácidos grasos en el hígado. El incremento de las hormonas contrarreguladoras también aumenta la lipólisis y la cetogénesis en la grasa y en el hígado, respectivamente. La combinación del aumento de la síntesis hepática de cetonas y la disminución del metabolismo tisular periférico conduce a una acumulación de acetoacetato en la sangre. Una pequeña fracción sufre una descarboxilación espontánea para formar acetona, pero la mayoría se convierte en ß-HB. En la CAD aguda, la proporción de cuerpos cetónicos (ß-HB / AcAc) se eleva de su valor normal (1:1) hasta un valor tan alto como 10:1. En la cetoacidosis, los valores de ß-HB son típicamente el 78-80% de los cuerpos cetónicos totales.

El método clásico para la detección y la determinación de las cetonas utiliza nitroprusiato. La prueba del nitroprusiato es diez veces más sensible al ácido acetoacético que a la acetona y no da ninguna reacción en lo absoluto con el ß-HB, porque este último carece de un anillo cetónico. El hecho de que la mayoría de los métodos que se utilizan en forma usual para la determinación de las cetonas solo midan el acetoacetato puede producir una situación paradójica. En un paciente que presenta cetoacidosis en su fase inicial, las cetonas determinadas mediante la reacción del nitroprusiato pueden encontrarse solo débilmente positivas, mientras que en realidad están elevadas. Esto ocurre porque después del tratamiento inicial, el ß-HB se convierte en acetoacetato, el cual indica un empeoramiento de la situación.

Significado clínico
La formación excesiva de cuerpos cetónicos da como resultado un aumento de las concentraciones de cetonas en sangre (cetonemia) y un aumento de la excreción de cetonas en la orina (cetonuria). Este proceso se observa en condiciones asociadas con una disminución de la disponibilidad de carbohidratos, tales como inanición, vómitos frecuentes, diabetes mellitus, enfermedades por almacenamiento de glucógeno o alcalosis. Las dietas altas en grasas y bajas en carbohidratos son cetogénicas y aumentan los cuerpos cetónicos circulantes. Las dietas cetogénicas y el ejercicio prolongado también se asocian con cetosis fisiológica. Las dietas cetogénicas, que son utilizadas en ciertos programas de reducción de peso y para tratar pacientes con epilepsia refractaria, contienen por lo menos un 50% de sus calorías en forma de grasa. Este nivel de contenido de grasa es casi dos veces más alto que el que se encuentra en la dieta típica de los individuos de las naciones desarrolladas.

El ejercicio prolongado también está asociado con hipercetonemia leve, y no es raro que los niveles de cuerpos cetónicos se eleven hasta el rango de 1-2 mmol/L. La diabetes mellitus y el consumo de alcohol son las causas más frecuentes de cetoacidosis en adultos. La cetoacidosis diabética (CAD) y el estado hiperglucémico hiperosmolar no cetósico (EHHNC) son dos graves complicaciones metabólicas agudas de la diabetes. La cetoacidosis también puede ser precipitada después del consumo excesivo de alcohol y la abstinencia en los alcohólicos crónicos. La cetosis también puede ocurrir tras la ingestión de alcohol isopropílico y salicilatos. Después de la CAD, la cetoacidosis alcohólica es la causa más frecuente de cetoacidosis en los adultos. Es un síndrome relativamente común en los abusadores crónicos del alcohol y en los bebedores compulsivos. La cetoacidosis alcohólica (CAA), por lo general, está asociada con un período de consumo excesivo de alcohol, seguido de abstinencia y una mínima ingesta de alimentos.

Las pruebas de cetonas en la orina son positivas en cerca de un 30% de las primeras muestras de la mañana de las mujeres embarazadas. Durante los períodos de deficiencia de glucosa, los cuerpos cetónicos desempeñan un papel clave en el ahorro de la utilización de glucosa y la reducción de la proteólisis. A diferencia de la mayoría de los demás tejidos, el cerebro no puede utilizar los ácidos grasos para obtener energía cuando los niveles de glucosa en la sangre llegan a estar comprometidos. En este caso, los cuerpos cetónicos le proporcionan al cerebro una fuente alternativa de energía, que representa casi las dos terceras partes de los requerimientos de energía del cerebro durante el ayuno prolongado y la inanición.1 Los cuerpos cetónicos estimulan la liberación de insulina in vitro, generan radicales de oxígeno e inducen la perioxidación de los lípidos. La perioxidación de los lípidos y la generación de radicales de oxígeno pueden desempeñar un papel en la enfermedad vascular en la diabetes.

Determinación de cuerpos cetónicos en los fluidos corporales
La prueba del nitroprusiato en forma de Acetest y Ketostix semicuantitativo se utiliza comúnmente para determinar las cetonas en la orina, pero es insensible al ß-HB. Es importante, por lo tanto, recordar que una prueba de nitroprusiato negativa no descarta la presencia de cetoacidosis. La determinación semicuantitativa de los cuerpos cetónicos en sangre es más sensible, pero aun así, no detecta el ß-HB. La reacción se muestra aquí:

Determinación de cuerpos cetónicos en suero o en orina
Na-nitroprusiato + ácido acetoacético o acetona (glicina, Na₂HPO₄ y lactosa) = complejo púrpura

Las muestras de suero o plasma solo se deben analizar con las tabletas Acetest. Cuando se detecta inicialmente un resultado positivo, se hacen diluciones seriadas de las muestras hasta obtener un resultado negativo. La prueba Ketostix da una reacción positiva en un lapso de 15 segundos con una muestra que contenga, por lo menos, 50 mg de ácido acetoacético. Para la lectura de las concentraciones de cetonas se utiliza una tabla de colores.2

Los ensayos enzimáticos cuantitativos para la determinación del ß-HB han estado disponibles durante muchos años. Un informe del Hospital y Clínica de la Universidad de Wisconsin, Madison, WI, describe el desarrollo de un método optimizado para la determinación del ß-HB sérico para uso en un Cobas FARA.3 (3). Umpierrez4 reportó la utilidad clínica determinada mediante un medidor de reflectancia en el manejo de la cetoacidosis diabética en 1995. El instrumento fue desarrollado comercialmente como un analizador de mesa (Ketosite; GDS technologies, Elkhart, IN). La prueba utiliza una lámina sencilla y requiere 20 µl de suero. La reacción se muestra a continuación:

Determinación de ß-HB
ß-HB + NAD = Ácido Acetoacético + NAHD + H+ NADH + NBT (incoloro) = NBT (reducido-azul) + H+

La comparación de la determinación de ß-HB vs. nitroprusiato (Acetest o Ketostix) se muestra a continuación:
ß -HB

• Cuantitativa
• Mide el principal componente de las cetonas
• Mejor y más temprano indicador de cetosis
• Mejor predictor de la resolución de la cetoacidosis

 

Acetest

• Solo mide el ácido acético y la acetona (débilmente)
• Ensayo cualitativo que a menudo requiere múltiples diluciones manuales
• Aumenta el rezago con respecto a los síntomas de cetosis
• La disminución comienza 2-4 horas después de la resolución de la cetoacidosis

 

Varios informes concluyen que el uso del Acetest puede inducir errores y debe ser evitado debido a que la caída del acetoacetato queda rezagada con respecto a la resolución de la cetoacidosis. Los niveles de ß-HB se correlacionan mejor con los cambios ácido-base durante el curso del tratamiento de la CAD, que con los cambios en las concentraciones de acetoacetato. El estudio realizado por Umpierrez4 destaca que todos los pacientes con valores de ß-HB de 1,1 mmol/L o menos habían resuelto su cetosis. En contraste, ocho de quince pacientes, en quienes la cetosis había sido resuelta según lo demostrado mediante parámetros de gases en sangre y ácido-básicos, aún presentaban resultados de Acetest positivos hasta 24 horas después de la resolución. Estudios realizados en el Hospital Henry Ford5 demostraron que con niveles de ß-HB de 1,0-1,5 mmol/L y resolución de la cetoacidosis, el procedimiento del Acetest seguía dando resultados positivos. Además, en el mismo estudio, los niveles de ß-HB fueron igualmente sensibles al pH sanguíneo para demostrar la resolución de la cetoacidosis.

Las determinaciones rápidas de las concentraciones de ß-HB fueron útiles para el establecimiento del diagnóstico de CAD y para el manejo de pacientes con acidosis metabólica prolongada, acidosis diabética y láctica combinadas, y otros trastornos ácido-base mixtos. La medición directa del ß-HB en el suero mejoró el tiempo de respuesta del laboratorio y remplazó un resultado cualitativo, subjetivo, por un método cuantitativo y menos sujeto al sesgo del observador.6

Adicionalmente, el método del nitroprusiato ha demostrado susceptibilidad a los resultados falsos positivos ocasionados por los medicamentos que contienen grupos sulfhidrilo libres y a los resultados falsos negativos por deterioro de los reactivos.7,8

Las pruebas en sangre para detectar cetonas son superiores a las pruebas en orina debido a que la ingesta de líquidos puede afectar la concentración, haciendo que las pruebas de orina sean poco confiables.9 Mejores desenlaces clínicos y una costo-eficiencia mejorada han sido atribuidos a las pruebas de ß-HB en sangre.5 Se han observado mejoras en las siguientes áreas:

• Detección más temprana de la cetosis clínicamente significativa.
• Mejores tiempos de respuesta
• Reducción significativa de las pruebas de laboratorio.
• Resolución más rápida de la cetoacidosis con una reducción significativa de la duración de la estadía de los pacientes en la unidad de observación.

 

Ahora hay alternativas disponibles para las pruebas de ß-HB en los analizadores químicos multicanal y en varios dispositivos para el punto de atención. En una búsqueda reciente en la web, se encontraron varias compañías que fabrican o distribuyen kits para la determinación del ß-HB.

Resumen
Como se discutió en este artículo, los análisis de ß-HB en sangre son superiores al Acetest o al Ketostix en varios aspectos. Los médicos y las instituciones médicas ya no deberían estar haciendo más pruebas basadas en nitroprusiato para diagnosticar o monitorear la cetoacidosis. Numerosos análisis para los dispositivos de punto de atención y reactivos líquidos para los analizadores automáticos son altamente confiables y han estado en uso durante dos décadas. Por ejemplo, la Universidad de Wisconsin ha utilizado un ensayo enzimático automatizado para el ß-HB desde 1988. Las organizaciones de atención sanitaria tienen que redescubrir e implementar los tesoros diagnósticos disponibles para ellas.