Ácido hipúrico

¿Qué es el ácido hipúrico?

El ácido hipúrico es un compuesto orgánico de fórmula química C₆H₅CONHCH₂COOH. Está formado por la conjugación entre el ácido benzoico C₆H₅COOH y la glicina NH₂CH₂COOH. 

El ácido hipúrico es un sólido cristalino incoloro. Proviene del metabolismo de los compuestos orgánicos aromáticos en el organismo de los mamíferos, como el ser humano, los caballos, los bovinos y los roedores, entre otros.

Su biosíntesis ocurre en las mitocondrias de las células hepáticas o renales, partiendo del ácido benzoico. Una vez producido, el ácido hipúrico es excretado en la orina. De hecho, el nombre “hipúrico” proviene de hippos, palabra griega que significa caballo, pues fue aislado por primera vez a partir de la orina de caballo.

La presencia de ciertos microorganismos benéficos en el intestino humano hace que se absorban o no ciertos compuestos orgánicos, y de esto depende que luego se produzca mayor o menor cantidad de ácido hipúrico.

Se ha utilizado para determinar el grado de exposición al tolueno de quienes trabajan con solventes. Puede usarse como indicador de daño cardíaco en enfermos renales crónicos. También tiene un uso potencial en dispositivos ópticos especializados.

Estructura del ácido hipúrico

La molécula de ácido hipúrico está formada por un grupo benzoil C₆H₅-C=O y un grupo -CH₂-COOH, ambos unidos a un grupo amino -NH-.

Nomenclatura del ácido hipúrico

• Ácido hipúrico.
• N-Benzoil-glicina.
• Ácido 2-benzoamidoacético.
• Ácido benzoil-amino-acético.
• Ácido 2-fenilformamido-acético.
• Ácido fenil-carbonil-aminoacético.
• N-(fenilcarbonil)glicina.
• Hipurato (cuando está en forma de sal, como hipurato de sodio o potasio)

Propiedades del ácido hipúrico

• Estado físico. Sólido cristalino incoloro con estructura ortorrómbica.
• Peso molecular. 179,17 g/mol.
• Punto de fusión. 187-191 °C.
• Punto de ebullición. 210 °C (comienza a descomponerse).
• Densidad. 1,38 g/cm³
• Solubilidad. Poco soluble en agua: 3,75 g/L.

Ubicación del ácido hipúrico en la naturaleza

Es un componente normal en la orina del ser humano porque proviene de metabolizar los compuestos orgánicos aromáticos que se ingieren con los alimentos. Algunos de estos compuestos son los polifenoles, presentes en bebidas como el té, café, vino y jugos de frutas.

Los polifenoles, como los ácidos clorogénico, cinámico, quínico y la (+)-catequina son convertidos a ácido benzoico, que es transformado a ácido hipúrico y excretado en la orina.

Otros compuestos que también dan origen al ácido benzoico y, por lo tanto, al ácido hipúrico son la fenilalanina y el ácido shikímico o siquímico.

El ácido benzoico también se usa como conservante de alimentos, por lo que el ácido hipúrico también se deriva de dichos comestibles.

Hay ciertas bebidas cuya ingestión aumenta la excreción de ácido hipúrico, por ejemplo, la sidra de manzana, el gingko biloba, la infusión de manzanilla, o frutas como los arándanos, duraznos y ciruelas, entre otros.

También se ha hallado en la orina de mamíferos herbívoros como bovinos y caballos, de roedores, ratas, conejos, y también de gatos y algunos tipos de monos.

Biosíntesis del ácido hipúrico

Su síntesis biológica ocurre dentro de las mitocondrias de las células del hígado o de los riñones y procede básicamente desde el ácido benzoico. Requiere dos pasos.

El primer paso es la conversión del ácido benzoico a benzoiladenilato. Este paso es catalizado por la enzima benzoil-CoA sintetasa.

En el segundo paso, la glicina atraviesa la membrana mitocondrial y reacciona con el benzoiladenilato, generando hipurato. Esto es catalizado por la enzima benzoilCoA-glicina N-aciltransferasa.

Importancia de la microbiota intestinal

Hay evidencias de que los compuestos polifenólicos de alto peso molecular no son bien absorbidos en el intestino humano. La metabolización de polifenoles en el intestino humano es realizada por microbios que lo colonizan de forma natural, conocidos como microbiota.

La microbiota actúa a través de diversas reacciones, como deshidroxilación, reducción, hidrólisis, descarboxilación y desmetilación.

Por ejemplo, los microorganismos rompen el anillo de catequina a valerolactona, que luego es transformada a ácido fenilpropiónico. Este es absorbido por el intestino y metabolizado en el hígado, generando ácido benzoico.

Otros estudios indican que la hidrólisis del ácido clorogénico por la microbiota del intestino produce ácido cafeico y ácido quínico. El ácido cafeico es reducido a ácido 3,4-dihidroxi-fenil-propiónico y luego se deshidroxila a 3-hidroxi-fenil-propiónico.

Luego este último y el ácido quínico son convertidos a ácido benzoico y este a ácido hipúrico.

Ciertos estudios indican que la presencia de cierto tipo de microbiota intestinal es fundamental para el metabolismo de los componentes fenólicos de la alimentación, y consecuentemente de la producción de hipurato.

Y se ha encontrado que al cambiar el tipo de alimentación, la microbiota intestinal puede cambiar, lo que puede hacer que se estimule una mayor o menor producción de ácido hipúrico.

Usos del ácido hipúrico

• En medicina ocupacional. El ácido hipúrico se emplea como biomarcador en el monitoreo biológico de la exposición ocupacional a altas concentraciones de tolueno en aire. Luego de su absorción por inhalación, el tolueno en el cuerpo humano es metabolizado a ácido hipúrico por la vía del ácido benzoico. A pesar de su falta de especificidad hacia el tolueno, se ha encontrado una buena correlación entre la concentración de tolueno en el aire del ambiente de trabajo y los niveles de ácido hipúrico en la orina. Es el indicador más utilizado en el monitoreo de tolueno en trabajadores expuestos. Las fuentes más importantes de generación de ácido hipúrico por los trabajadores expuestos son la contaminación ambiental con tolueno y la alimentación. Los trabadores de la industria del calzado están expuestos a solventes orgánicos, especialmente al tolueno. Las personas que trabajan con pinturas oleosas también están expuestos al tolueno de los disolventes. La exposición aguda y crónica al tolueno causa múltiples efectos en el organismo humano, pues afecta el sistema nervioso, gastrointestinal, renal y cardiovascular. Por ello es tan importante el monitoreo del ácido hipúrico en la orina de estos trabajadores.
• Efecto antibacteriano. Ciertas fuentes de información reportan que el aumento de la concentración de ácido hipúrico en la orina puede tener efecto antibacteriano.

Usos potenciales del ácido hipúrico

• Como biomarcador en enfermos renales crónicos. Algunos investigadores han encontrado que la principal ruta de eliminación del ácido hipúrico es la secreción renal tubular y que la interrupción de este mecanismo conduce a su acumulación en la sangre. La concentración de ácido hipúrico en suero de enfermos renales crónicos, sometidos a hemodiálisis por muchos años, se ha correlacionado con la hipertrofia del ventrículo izquierdo del corazón. Por esta razón se ha propuesto como un biomarcador o forma de determinar la sobrecarga del ventrículo izquierdo del corazón, la cual se asocia a un aumento del riesgo de muerte de pacientes en la etapa final de enfermedad renal crónica.
• Como material óptico no lineal. El ácido hipúrico ha sido estudiado como material óptico no-lineal. Los materiales ópticos no-lineales son útiles en los campos de las telecomunicaciones, computación óptica y almacenamiento óptico de datos. Se han estudiado las propiedades ópticas de cristales de ácido hipúrico dopado con cloruro de sodio NaCl y cloruro de potasio KCl. Esto significa que se ha cristalizado ácido hipúrico con muy pequeñas cantidades de esas sales en su estructura cristalina. Se ha observado que las sales dopantes mejoran la eficiencia de generación de segundo armónico, propiedad importante para los materiales ópticos no-lineales. También aumentan la estabilidad térmica y la microdureza de los cristales de ácido hipúrico. Además, los estudios en la región UV-Visible confirman que los cristales dopados pueden ser muy útiles en ventanas ópticas en las longitudes de onda entre 300 y 1200 nm. Todas estas ventajas confirman que el ácido hipúrico dopado con NaCl y KCl puede ser usado en la fabricación de dispositivos ópticos no-lineales.
• Para reducir el efecto invernadero. Algunos investigadores demostraron que el aumento de ácido hipúrico hasta en un 12,6% en la orina de animales bovinos puede reducir en un 65% la emisión del gas N₂O a la atmósfera desde el suelo de pastoreo. El N₂O es un gas de efecto invernadero con un potencial de peligro mayor que el del CO₂. Una de las fuentes más importantes de N₂O en todo el mundo es la orina que depositan los animales rumiantes, pues procede de la transformación de la urea, un compuesto nitrogenado presente en la orina. La dieta de los rumiantes tiene una fuerte influencia en el contenido de ácido hipúrico de su orina. Por lo tanto, modificar la dieta de los animales de pastoreo para obtener mayor contenido de ácido hipúrico en su orina puede ayudar a mitigar el efecto invernadero.

Referencias

1. Lees, H.J. Hippurate: The Natural History of a Mammalian-Microbial Cometabolite. Journal of Proteome Research, Recuperado de pubs.acs.org.
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3. Bertram, J.E. Hippuric acid and benzoic acid inhibition of urine derived N₂O emissions from soil. Global Change Biology. Recuperado de onlinelibrary.wiley.com.
4. Decharat, S. Hippuric Acid Levels in Paint Workers at Steel Furniture Manufacturers in Thailand. Safety and Health at Work. Recuperado de sciencedirect.com.
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