Nutrición Humana PDF

NUTRICIÓN HUMANA Tema 1. Fisiología de la nutrición. Composición del organismo humano En un cuerpo hipotético de 70Kg encontramos que 41.3Kg son de agua, 14.8Kg de grasa (variable) y el resto 13.9Kg. Para obtener un valor elemental y no tan variable, se elimina el concepto de grasa y obtenemos el c...

NUTRICIÓN HUMANA Tema 1. Fisiología de la nutrición. Composición del organismo humano En un cuerpo hipotético de 70Kg encontramos que 41.3Kg son de agua, 14.8Kg de grasa (variable) y el resto 13.9Kg. Para obtener un valor elemental y no tan variable, se elimina el concepto de grasa y obtenemos el concepto de masa magra y agua (75% aprox.), además de N2 y demás sales. Los electrolitos de los que hablamos en las disciplinas de alimentos son fósforo, potasio y cloruros. Los minerales y otros elementos con Fe, Zn, en cantidades traza. Uno de los cambios importantes en el desarrollo del cuerpo humano es la distribución del agua. Mientras que durante el desarrollo fetal tenemos 880g/Kg, en un individuo adulto la cantidad es de 600g/Kg. En cuanto a la distribución, se distinguen el agua intracelular (ICW) y el agua extracelular (ECW). En un individuo adulto, en el tejido graso, piel y tejido muscular aumenta ICW, mientras que en órganos parenquimatosos y SNC disminuye. Otra parte importante es el crecimiento físico por el cual se elaboran tablas a partir de percentiles. El intervalo entre dos curvas de mismo percentil es el espacio intercuartil, en el cual se encuentra la mitad de la población. Otro concepto importante es el de superficie corporal, que influye por ejemplo en el enfriamiento o calentamiento del cuerpo. Se relaciona estatura y peso obteniendo una medida en m2. Cada parte del organismo pesa distinto, por ejemplo, músculo en torno a 41.5%, tejido graso 18%, esqueleto 15.8%, etc. del peso total. En cuanto a la proliferación celular, tenemos dos conceptos:  Hiperplasia: aumento del nº de células. Es la proliferación celular hasta la adolescencia, después de la cual pocos órganos pueden duplicar su tamaño.  Hipertrofia: aumento del tamaño celular. Por ejemplo en el llenado de grasa de los adipocitos. 1 Se observa distintos perfiles de crecimiento tisular: Los tejidos que tienen mayor capacidad de duplicación son la mucosa intestinal, la piel, epitelio de la córnea. Cerebro y corazón tienen apenas capacidad de duplicación. Otros conceptos son la homeostasis que se define como la constancia en los valores de los elementos del plasma. Aparato digestivo Comienza en la boca donde encontramos las glándulas salivares, continuando con esófago, estómago, intestinos y ano. Anexo a este aparato tenemos una serie de vesículas como el páncreas, vesícula biliar, hígado, etc. En cuanto a la estructura del tracto, tenemos un tejido conjuntivo rodeando externamente a todo el conjunto, seguido de dos tipos de músculo: longitudinal, que alargan y acortan el tracto; y circular, que lo ensancha o estrecha. Seguido a los músculos encontramos una capa de submucosa, que es tejido conjuntivo y contiene a la mayoría de nervios y vasos sanguíneos de importancia. Por último llegamos a la mucosa propiamente dicha formada por glándulas, músculo (Muscularis mucosae), tejido conjuntivo y epitelio. Se forma, con ello, las vellosidades que ya conocemos y que aumentan la superficie de absorción. 2 En cuanto a sus funciones, son la digestión de los alimentos y la absorción de nutrientes contenidos en ellos. Además realiza movimientos de motilidad, que puede ser por segmentación o peristaltismo; y secreción. Glándulas salivares Las glándulas salivares son tres:  Parótidas, que son serosas por proceder su contenido del suero del plasma y ser una disolución salina diluida y con α-amilasa.  Sublinguales y submaxilares, son mixtas, es decir, serosas y mucosas porque además tienen mucinas con función de protección. La saliva es una disolución salina en la que se encuentra la α-amilasa (pH óptimo 4-11) y contiene además mucinas (glucoproteínas). Una enfermedad en la que no se produce saliva o no es suficiente es la xerostomía. Durante el paso de la saliva entre los conductos de la glándula hay un intercambio iónico en el que entra K+ y HCO3- y sale Na+ y Cl- (en función de lo que haya que equilibrar) lo que permite modificar la composición salina de la saliva y que esta no sea igual al plasma. Si la saliva sale muy rápidamente, el intercambio iónico y, por tanto, esta modificación serán menores. Estómago Comienza en el esfínter esofágico inferior o cardias (unión con esófago) y termina en el píloro que conecta con el duodeno. Se compone de tres partes: fundus, cuerpo y antro.En el cuerpo es donde se almacenan principalmente los alimentos que consumimos. En él, se digieren entorno al 20-30% de las proteínas gracias a las peptinas que encontramos siendo estas el componente más significativo que se degrada en mayor medida en el estómago. 3 Su anatomía es porosa ya que en él confluyen las glándulas que secretan HCl y otros componentes. Está rodeado internamente por una mucosa (glandular oxíntica y glandular pilórica) que protege de la degradación por el HCl propio. Separa de forma selectiva su contenido, dividiendo los componentes por densidades: las grasas, al ser menos densas se quedan arriba siendo las últimas en salir, mientras que HC y proteínas son los primeros en salir y salen más o menos juntos. El agua es lo que primero sale y se absorbe, y el etanol tiene parte que se absorbe en el estómago. Su contenido se vacía de forma controlada por el píloro. Sale a velocidad controlada para evitar úlceras y hacer óptima la actuación de las enzimas.  Jugo gástrico. Formado por HCl, pepsinas que se secretan en forma inactiva (zimógenos) para evitar la degradación de los conductos, agua, sales, moco y factor intrínseco para la absorción de B12. En personas ancianas que no se secreta este factor y no se absorbe B12, se secreta poco HCl dándose la hipoclorhidria. El HCl activa a las proteasas inactivas por hidrólisis de pepsinógeno y también destruye microorganismos. Su producción es mediante un protón que procede del HCO3- y el Cl- que es un electrolito que entra en contra de gradiente electroquímico. Protón y Cl- salen ambos en contra de gradiente para formar el HCl. La protección del estómago frente al HCl se obtiene gracias a la formación de un gel formado mucina, que al ser una glucoproteína da protección por los residuos de azúcares externos y bicarbonato, que se encarga del equilibrio ácido base. Los inhibidores de esta mucina y bicarbonato son epinefrina, aspirina, etc. La estimulación de HCl viene dada por:  Acetilcolina: dispara el estímulo a través del Ca.  Histamina: estimula la liberación de protones a través del AMPc.  Gastrina: hormona local del estómago que estimula la producción de HCl. Observamos las diferentes fases en las que actúan las 3 hormonas mencionadas. 4  La inhibición de HCl es a partir de la llegada de las grasas al píloro en última instancia ya que proteínas, azúcares y resto de componentes (como ya se comentó) son los primeros en salir. A nivel de sistema nervioso y hormonal, un punto fundamental es la regulación del vaciamiento gástrico que ya sabemos, debía ser a una velocidad controlada, etc. Los controles son SNC además de terminaciones nerviosas locales. A nivel duodenal a través de la hormona secretina. Por los productos de las grasas a través de la colecistoquinina (Péptido de Inhibición Gástrica o GIP). También cuando haya hipertonicidad en el medio (hormona no identificada). Intestino delgado Es el segmento más largo del tracto y con más superficie debido a las vellosidades. En su interior encontramos vasos linfáticos y sanguíneos porque es aquí donde se absorben los nutrientes a través de la capa de epitelio. Sus segmentos son duodeno (5%), yeyuno (40%) e íleon. En las vellosidades encontramos los “microvili” que aumentan aún más la superficie, y al tener fibras musculares pueden moverse e ir eliminando los restos que van quedando durante la absorción. Presentan los movimientos de segmentación y peristaltismo alcanzando hasta 13 contracciones/minuto frente a las 3 del estómago. El quimo tarda entre 2-4h en recorrerlo.  Jugo pancreático. Es el fluido más importante que se libera en el intestino delgado. Debe ser ciertamente básico para reducir la acidez con la que el quimo entra al duodeno. Presenta un componente acuoso rico en HCO3- producido por secretina, y un componente enzimático (proteasas inactivas, α-amilasa, lipasas) estimulado por colecistoquinina. 5  Se libera en tres fases:  Cefálica. Se inicia al empezar a comer. Se producen enzimas digestivas (gastrina) y el fluido es rico en proteínas.  Gástrica. El alimento se encuentra en el estómago. Se produce gastrina, el estómago aumenta de volumen y se estimula la producción.  Intestinal. Estimulado gracias a la bajada de pH. Actúa la hormona secretina y es un jugo rico en HCO3-. Estimula también los aminoácidos, péptidos y ácidos grasos (colecistoquinina). Hígado Es el único sitio donde se producen Ác. Grasos. Sus funciones son:  Almacén de glucógeno y principal lugar de la gluconeogénesis.  Metabolismo de lipoproteínas.  Síntesis de ácidos grasos y de proteínas plasmáticas.  Desaminación de aminoácidos.  Principal vía de eliminación de colesterol.  Almacén de Fe, vitamina a y B12.  Degradación de hormonas, toxinas y fármacos. Se necesita un mecanismo antioxidante para no degradarse a él mismo. En él se produce la secreción biliar, unos 250-1500 ml/día lo que está estimulado por la colecistoquinina. Contiene ácidos biliares (50% peso), lecitina, colesterol y pigmentos que proceden de la destrucción de los eritrocitos. Se concentra en la vesícula unas 5-20 veces y en el duodeno hay una recuperación de las sales biliares en el ciclo enterohepático (2 veces). La función de las sales biliares es la emulsión de los lípidos para facilitar la digestión haciendo gotas pequeñas de grasa y la formación de micelas mixtas. Sabemos que las enzimas actúan en medio acuoso por lo que su acción se dará en la interfaz de la gota de grasa y no dentro. Digestión de los macronutrientes (Obs: los minerales no se digieren) Carbohidratos Son sencillos y complejos:  Almidón: el principal CH complejo de origen vegetal, formado por amilosa y amilopectina.  Glucógeno: CH de reserva de origen animal formados por glucosas unidas en α(1-4) y con ramificaciones en α(1-6).  Celulosa: de origen vegetal, no asimilable por tener enlaces β(1-4).  Sacarosa, lactosa, glucosa, fructosa. 6 En cuanto a la amilopectina, por acción de la α-amilasa obtenemos maltosa, maltotriosa y dextrinas α-límite (solo enlaces 1-4) que requieren de α-dextrinasas (son de membrana) para las ramificaciones 1-6. La glucosa necesita sodio para entrar, y azúcares como sacarosa, fructosa y lactosa los denominamos azúcares sensibles por tener enzimas o portador específico (sacarasa, ptdor. específico en fructosa, y lactasa). En cuanto a la galactosa y glucosa, estas entran en la célula del epitelio intestinal por un transporte activo acoplado a un transporte de Na (contra de gradiente) y abandonan la célula mediante difusión simple. Proteínas Existen tres tipos principales:  Pepsina. Es una proteasa gástrica que se libera en forma de pepsinógeno y que digiere entre el 15-20% de las proteínas.  Enteroquinasa (o tripsina). Se libera en forma de tripsinógeno.  Quimiotripsina. Se libera en forma de quimiotripsinógeno y presenta tres cadenas polipeptídicas unidas por enlaces disulfuro y por otras uniones no covalentes. Estas enzimas, intervienen en aminoácidos concretos (ver tabla): Además, necesitamos carboxipeptidasa y aminopeptidasa para los restos carboxilo y amino terminales. Las peptidasas de membrana rompen peptidos de 4 o mas aminoácidos y las citosólicas solo di- y tripéptidos. Hay algunos trozos de proteína que llegan al plasma sanguíneo, hecho que puede producir las alergias. 7 Esto ocurre durante los primeros días y semanas de vida, ya que la madured del organismo es menor y se pueden absorber trozos de proteína más grande por lo que la sensibilidad es mayor. Es evidencia que la nutrición es fundamental para el desarrollo correcto del organismo, incluso durante la gestación del individuo. Lípidos Los mayoritarios son los triacilgliceroles (99%) que ocurre así por lo general salvo en los huevos donde solo es hasta un 75% y hay más cantidad del resto. Además tenemos los esteroles y sus ésteres, y los fosfolípidos. El colesterol es una de las sustancias más importantes para la vida (fluidez de las membranas). El 75% de colesterol que usamos al día lo sintetiza el organismo por lo que, el hecho de tener un nivel alto es un problema metabólico y no de dieta. Las enzimas que actúan son las lipasas:  Prolipasa. Es la glicerol-éster-hidrolasa, se libera en forma inactiva porque hidrolizaría las membranas.  Colesterol esterasa.  Fosfolipasa A2. Recordamos que la función de la bilis es digerir las grasas en pequeñas gotas, pero, a pesar del pequeño tamaño de estos ácidos grasos y fosfolípidos, no se disuelven por lo que se engloban en una micela y el complejo ya es suficientemente apolar como para entrar en la célula donde se sintetiza de nuevo la molécula rota. Los ácidos grasos libres que se usan para sintetizar de nuevo las moléculas se agrupan en un complejo llamado “pool”. El AG que está en la posición 2 no se hidroliza porque es aquí donde normalmente está la insaturación, evitando así que se pierda. Estos productos no son solubles como para llegar por sí solos al epitelio intestinal por lo que son transportados en quilomicrones (lipoproteína), dentro de los que ya pueden acceder a este. Pero al ser tan grandes entran por el sistema linfático y pasan al torrente sanguíneo en la unión S. Linfático-Sanguíneo en la vena cava. Otros nutrientes Son los AG de cadena corta, viataminas liposolubles e hidrosolubles, minerales y agua.  AG de cadena corta. Están en mayor porcentaje en un solo grupo de alimentos, los lácteos (los quesos tienen su olor debido a estos). Son suficientemente solubles en agua por lo que no necesitan micelas mixtas o bilis para absorberse. Si se diere un problema de vesícula biliar por ejemplo, esto no sería problema gracias a la absorción directa de estos. 8   Vitaminas. Solo en pocos casos requieren de hidrólisis. Las hidrosolubles requieren casi nada de hidrólisis. Las liposolubles pasan por el mismo proceso de las grasas (emulsión, micelas, quilomicrones, etc.).  Minerales. No hay digestión pero su absorción puede ser bastante compleja. Algunos se absorben mucho y otros poco. Por ejemplo Fe solo se absorbe entre el 5-15% ya que el Fe libre puede producir enfermedades. Surge entonces el concepto de biodisponibilidad que es el porcentaje que se absorbe (por qué y de que depende).  Agua. No requiere ni digestión ni absorción en estómago ni digestión en intestino. Se absorbe rápidamente en el intestino y el agua residual del quimo se aborbe en el colon. Toda el agua que perdemos hay que reponerla. En cuanto a las secrecciones, que juntas, suman una gran cantidad de agua y otros componentes, tienen que transportarse, reponerse, etc. También, hay que reparar y sustituir las células descamadas ya que por ejemplo las del epitelio intestinal aguantan entre 2-8 días antes de ser sustituidas. 9 10 Tema 2. Metabolismo energético I: gasto y demanda de energía. Un individuo normal requiere entre 2000-2500 kcal al día, pero, la medida de energía en el SI es el Julio (J) que equivale a 15KgNm; aunque generalmente usamos el KJ al igual que usamos la Kcal. Definimos caloría como la cantidad de energía necesaria para elevar, en 1ºC, la cantidad de 1g de agua. En función de si interpretamos una caloría para 1g de agua o para 1g de ácido benzoico la equivalencia es 4.1855 y 4.184 J respectivamente por lo que podemos aproximar a 4.2 a nivel práctico. El gasto energético es la cantidad de energía por unidad de tiempo. En alimentación se usan KJ/min o Kcal7/min. Para alimentos usamos una bomba calorimétrica, donde se produce la combustión total del alimento o de una muestra de este y se observa el gasto energético midiéndose el calor liberado. Consta de una cámara de agua con un termómetro que permite medir la energía. La energía de los alimentos es la máxima oxidación de estos, en la que diferenciamos entre energía no digerible (entre el 1-9%, por heces o usada por bacterias) y el resto es energía digerible en la que a su vez también existen pérdidas como en orina, sudor, etc. El resto es la energía metabolizable, la que, para obtenerla, debemos restar las pérdidas antes comentadas. Con la bomba calorimétrica medimos la energía total de la cual vemos el porcentaje absorbido y las pérdidas obteniendo así la energía metabolizable de cada nutriente. Obervamos que en las proteínas se produce hasta un 25% de pérdidas que sería de urea en la orina. Por último, obtenemos el factor “atwater” que son las Kcal/g de un alimento (columna de la derecha). Observamos en la glucosa ese valor de 3.7 ya que, cuando un alimento es rico en azúcares sencillos como la glucosa, esta está más oxidada que el almidón (Starch) por lo que su atwater puede considerarse menor. Medición del gasto energético en el ser humano Es importante medirlo porque debe ser igual a la necesidad energética.  Calorimetría directa. Se mide la energía directamente desprendida de un ser humano realizando unas actividades determinadas. Se hace en una habitación aislada en la que entra un flujo constante de agua, por lo que midiendo la 11  diferencia de temperatura de esta agua debida al calor liberado por este ser humano, se puede conocer la energía liberada. Este método presenta los inconvenientes de tener que mantener completamente aislada la habitación y mantener un nivel de O2 constante.  Calorimetría indirecta. Se mide el O2 consumido y el CO2 liberado al metabolizar los nutrientes ingeridos. Un mol de glucosa consume 6 moles de O2 y libera 6 moles de CO2. Mediante esta reacción se calcula el gasto (3.7). En el caso de los TAG, son los únicos de las grasas que liberan energía. Estos, se nombran con las siglas de los AG en su respectiva posición (Ej: POS: 1 pálmitico, 2 oleico, 3 esteárico). En el caso de las proteínas, entre los productos encontramos el nitrógeno en forma de NH3 que se transforma en urea y se elimina. Dada la estequiometría de las reacciones, se puede establecer un cociente CO2/O2 que es un cociente respiratorio (mide L/L ó mol/mol). Usamos para ello un respirómetro. El RQ tiene un valor distinto para cada nutriente y vemos que, a menor valor de este, mayor es la energía liberada (*ver grasa y almidón). *Tabla 8-1 interesante. De las proteínas usamos el 10% aproximadamente de su energía. En su reacción se debe restar el Nurinario, es decir, el N que se pierde en la orina. También, se pueden utilizar unas tablas en las que viene recogido el RQ y el % de O2 y de calor producido. Con esto se permite saber que proporción usa el individuo de HC y grasas sin tener generalmente en cuenta las proteínas por su bajo %. Estas, se pueden saber, gracias a RQ, los gramos de proteína a partir del N excretado. 12 Componentes de las necesidades y del gasto energético Con ello, respondemos a la pregunta de en que se invierte la energía:  Metabolismo basal.  Actividad física.  Efecto dinámico específico (usamos efecto termogénico). Cada uno tiene sus componentes que influyen de distinta forma. Hay también dos componentes que no siempre se tienen en cuenta:  Crecimiento y reparación tisular (se refiere a reparación cuando hay lexiones).  Eficacia en la utilización de la energía. Factores que modifican o influyen a los componentes del gasto energético  Metabolismo energético basal. Los puntos más importantes son la composición corporal y el peso, como está distribuida la grasa y la masa magra, el agua, estado de salud. También el sexo, pero no es tan influyente. El estrés también influye debido a los cambios hormonales que se producen. Usamos el termino en general de GER (~10%) o gasto energético en condiciones de reposo (en ingles REE) donde encontramos, entre otros, el BMR o basal metabolic rate. Aquí englobamos al efecto termogénico.  Actividad física. Depende del grado de esfuerzo físico, Tª ambiental, edad, sexo, peso.  Efecto termogénico. Se define como la energía que se emplea durante la digestión, absorción, transporte y almacenamiento de los nutrientes. Se engloba en el metabolismo basal y depende del tipo de dieta. En el metabolismo basal vemos el mantenimiento de órganos por lo que, en la siguiente tabla vemos el alto porcentaje que alguno de estos necesitan (vemos que entre hígado y cerebro consumen el 50% del GER). En la siguiente tabla vemos la energía disponible a partir de los nutrientes y los factores relacionados con ello: 13  Recordamos el concepto de biodisponibilidad. Vemos que existen valores muy distintos de efecto termogénico: mientras que HC y proteínas tienen un valor alto por ser grandes polímeros, grasas tienen un valor bajo porque son TAG. Estimación del gasto energético Para poder realizarla se usan ecuaciones, pero sus valores son estimaciones. En dicha estimación se tiene en cuenta tres componentes: BMR, actividad física y efecto termogénico. Estos componentes se encuentran además acompañados de tres parámetros: peso, estatura y edad. Mujer: BMR = 0.95 Kcal/h/Kg Actualmente, los valores que usamos para BMR son: Hombre: BMR = 1 Kcal/h/Kg Mediante este cuadro podemos hacer un cálculo rápid para predecir el GER sólo por el peso corporal. El efecto termogénico ya va incluido. El gasto de energía por encima del nivel basal se debe a la suma de la actividad física, con valores ya tabulados (* ver tabla 8-6) por lo que podríamos expresar correctamente que GE = GER + ∑AFi. En el siguiente cuadro observamos que realmente el GER viene determinado por un factor relacionado con la actividad física (factor AF) en función de si es más leve o mas intensa (el mínimo por la OMS = 1.2) que nos permite obtener el valor real de GER y poder realizar la suma que ya hemos comentado. Hablamos de valores de peso deseable salvo en la obseidad, que en el parámetro de actividad física tomamos en cuenta el peso real de la persona, por lo que esa diferencia será la ganancia energética extra, y que no necesitamos. 14  Cálculo elemental de las necesidades energéticas Se puede proceder mediante la suma de los componentes como vemos en primer lugar, o bien mediante la suma de las actividades por individual + GER. Normalmente se necesitan más métodos. Niveles recomendados de nutrientes RDA es aplicable para 97.5% de la población El CDR que hemos comentado (Consumo Diario Recomendado) ha evolucionado a CDO (Consumo Diario Orientativo). Hay una recomendación que no engloba al 97.5, la necesidad Para HC y grasas no hay RDA energética, que engloba en torno al 50% y es porque no todo el mundo requiere de la misma energía (por motivos de salud, laborales, etc.). 15  Son los requerimientos dietéticos recomendados para la energía. Tiene en cuenta la edad, sexo, peso y estatura. Hasta pasada la niñez, no se empieza a tener en cuenta el factor de actividad. Recordamos que para BMR multiplicamos por 1 cada Kg de peso en hombre y por 0.95 en mujeres. Regulación de la ingesta alimenticia: fisiología de la sensación de hambre y saciedad 16 17 18 Tema 3. Metabolismo energético II: vías metabólicas y regulación. El ser humano se nutre porque necesita energía en forma química (ATP, la energía del enlace 3P) y nutrientes esenciales. También por factores hedónicos, culturales, de placer, etc. La energía y los nutrientes obtenidos se destinan en el metabolismo basal, reparación de los tejidos, crecimiento, etc. En cuanto a la digestión de los alimentos y producción de energía/obtención de nutrientes, tenemos dos procesos fundamentales: la biosíntesis o anabolismo y la oxidación o catabolismo, por lo que, en su conjunto, hablamos de metabolismo. De los alimentos obtenemos HC, grasas (2 AG esenciales), proteínas (10 aa esenciales), vitaminas, minerales, pero también sustancias tóxicas. En su preparación, podemos añadir aditivos, que pueden ser naturales o sintéticos. Una vez puesto en marcha el metabolismo y, hechas la digestión y absorción, los nutrientes pueden seguir dos rutas:  Degradación/oxidación: obtenemos energía en forma de ATP, usada para los movimientos, biosíntesis, transporte activo, mantenimiento del organismo, etc.  Biosíntesis: gracias al ATP producido en la oxidación podemos realizarla, y hacer reparaciones, almacenamiento, etc. Tipos de metabolismo  Oxidación completa de ácidos grasos. Se da en la mayoría de órganos y tejidos (en el músculo en reposo) y mayoritariamente en el hígado. La cadena de los ácidos grasos se usa para formar Acetil-CoA que entra en el ciclo de Krebs donde se oxida hasta CO2.  Oxidación completa de la glucosa y cuerpos cetónicos. Se da en el corazón, en condiciones de ayuno y en recién nacidos. La glucosa, por glucólisis, se oxida dando ATP.  Oxidación parcial de la glucosa. Es una ruta anaerobia, se da en el músculo y proporciona poca energía pero muy rápidamente.  Oxidación completa de glucosa y AGs. Ambos entran en el ciclo de Krebs, los ácidos grasos formando Acetil-CoA. Es un metabolismo aerobio (músculo). Metabolismo de la glucosa La glucosa, para desempeñar su papel energético tiene que entrar a la célula. Necesita para ello la insulina en tejido muscular y adiposo, salvo en el hígado que entra libremente. Una vez dentro, se transforma en glucosa-6-fosfato (G6P), un compuesto muy polar que se genera para evitar que la glucosa salga de nuevo por diferencia de concentraciones y la glucosa quedaría activada para su metabolismo. 19 Para transformarse en glucosa-6-fosfato necesito hexoquinasa en el tejido muscular y en el hígado además tenemos glucoquinasa. La insulina, en el tejido muscular actuaría sobre la propia glucosa, pero en el hígado actúa sobre esta glucoquinasa. Observamos que la hexoquinasa posee una KM menor y que tiene mucha más afinidad. Trabaja más rápidamente e independientemente de la glucemia. En cambio, la velocidad de la glucoquinasa se adapta en función de la glucemia. *180 mg % 180 mg/100 ml plasma. El valor normal de glucosa de una persona sana en ayuno oscila entre los 100-110. Una vez formada la glucosa-6-fosfato puede seguir varias rutas:  Síntesis de glucógeno (almacenamiento).  Necesidad de glucosa (en hígado). Se desfosforila a la glucosa-6-fosfato y libero glucosa.  Piruvato, por necesidad de energía y se oxida parcialmente.  Pentosas fosfato. Síntesis y degradación de glucógeno Es una ruta coordinada, la mayoría de estas reacciones son reversibles. Se tiene que formar uridina difosfato glucosa (UDPG) y una vez formada ya se puede sintetizar glucógeno. Se necesita la glucógeno sintasa además de una enzima ramificante. La ramificación consiste en el corte de un trozo de la propia cadena y situarlo en otro sitio de la siguiente manera: Todo el proceso requiere de un sistema de control y regulación, en los que, el nivel de glucemia se aplica en todas las rutas, pero existen además a nivel enzimático y hormonal. Con la fosforilasa activa ya puedo degradar. El control siempre es opuesto (de activo a inactivo y viceversa.) La fosforilación la hace una proteína quinasa. 20  La proteína quinasa es activada por AMPc. En el hígado es el glucagón el que se une al receptor y en el músculo la adrenalina. La secuencia es una hormona que se una al receptor y dispare la cascada de reacciones, desde AMPc hasta las fosforilaciones. En el hígado se libera glucosa libre y en el músculo entra en la vía glucolítica. La razón biológica de esta cascada de reacciones es el aumento o disminución muy rápida de la velocidad de la reacción. Aumentaría de forma exponencial. Tanto la adrenalina (necesidad de energía) como el glucagón (necesidad de glucosa) actúan sobre la adenilato ciclasa para catalizar la formación de AMPc a partir de ATP. El control o regulación también puede darse por exceso o déficit de glucosa o de energía a nivel local: En cuanto a la regulación de tipo hormonal vemos que para para pasar de glucógeno a glucógeno a glucosa-1-fosfato y viceversa se necesita la fosforilasa o bien la glucógeno sintasa + la enzima ramificante. (Ver factores) Glucólisis y gluconeogénesis El proceso es reversible. La gluconeogénesis sólo se da en hígado mientras que la glucólisis se puede dar en cualquier célula. Tanto del glucógeno como de la glucosa se llega a G6P que, por vía glucolítica llega a piruvato (puede transformarse en ácido láctico, responsable de los calambres). Para pasar de piruvtao a G6P de nuevo, este, entraría en la mitocondria y se transformaría en fosfoenolpiruvato.  Glucólisis. Es la degradación de la glucosa. Está regulada por la relación Glucagón/Insulina, cuya concentración permitirá la glucólisis o no. Si la relación glucagón/insulina es baja, habrá mucha insulina y por tanto mucha glucosa. Se activa así a la fosfofructoquinasa para iniciar la glucólisis. 21  Si la relación es alta, hay poca glucosa (↑glucagón) y se inactiva la fosfofructoquinasa. Además de este control hormonal, encontramos control a niver energético (local): Pi, AMP, ADP indican falta de energía por lo que se activa la glucólisis mientras que un exceso de ATP indica que hay energía y, por tanto, la glucólisis se detiene. En una célula siempre hay un cierto equilibrio entre los componentes por lo que se dice que están relacionados. Por ejemplo, si el ATP sube, el ADP baja; y viceversa. El glicerol, entra en la rotura de la fructosa formando gliceraldehído-3-fosfato que se transformará después en piruvato y permitirá la formación acoplada de ATP. A nivel de gasto energético:  Glucosa  G6P -2 ATP  Fructosa-6-fosfato  F-1,6-bisfosfato  2 1,3-bisfosfoglicerato  2 3-fosfoglicerato +4 ATP  2 fosfoenolpiruvato  2 piruvato Por lo que su ganancia neta es +2ATP. Como ya se mencionó, el piruvato puede transformarse en lactato. Esto es, porque ante una situación de necesidad alta de energía (adrenalina), se produce la oxidación parcial y muy rápida de la glucosa para obtener rápidamente energía, lo que bloquearía finalmente el metabolismo por la gran cantidad de metabolitos generados. El lactato, vuelve a transformarse en piruvato por la LDH consumiendo este exceso de metabolitos como el NADH. Los 3ATP de la segunda reacción estarían mal expresados porque partimos de un compuesto ya oxidado. Con las abosrbancias de estos compuestos puede determinarse su concentración. Cuando existe NAD+ y NADH, ambos presenta absorbancia pero al reducirse NAD+ a NADH, este deja de absorber, por lo que habría más concentración de NADH.  Gluconeogénesis (en hígado). Es la síntesis de glucosa “de novo”. El ácido pirúvico, en un proceso reversible, entra en la mitocondria donde sufre una serie de transformaciones para dar, en orden, oxalacetato, malato, oxalacetato de nuevo y, finalmente, fosfoenolpiruvato. Esto es una prueba más de la compartimentación de estos procesos. 22  En cuanto a su regulación, es opuesta a la glucólisis. Cuando falta glucosa en el plasma, necesita sintetizarse en el hígado. Cuando la relación glucagón/insulina es alta (↑glucagón), hay poca glucosa. Si en cambio esta relación es baja (↑insulina) hay mucha glucosa. En la gluconeogénesis la relación es mucho mayor, la subida de una hormona implica una gran bajada de la otra y viceversa. Esto indica que la respuesta metabólica es casi exponencial. Un exceso de ATP me permite generar glucosa en el hígado que puede pasar al plasma sanguíneo pero también almacenarse en forma de glucógeno. Un exceso de Pi, ADP y AMP indican falta de energía y por tanto no se puede producir glucosa. Como sabemos, los AGs pueden formar Acetil-CoA y a la inversa. El piruvato puede formarse a partir del lactato pero también de aminoácidos como alanina, serina y cisteína. El oxalacetato puede formarse por aminoácidos de cadena lateral más compleja que dan lugar a succinato, fumarato y malato que da lugar al oxalacetato. El ác. láctico formado en la glucólisis puede pasar al hígado, formar piruvato y formarse glucosa, al igual que ocurre con alanina. Resumen glucólisis Resumen gluconeogénesis Los esqueletos carbonatados son Tanto el lactato, aminoácidos y ácido pirúvico ya que se puede glicerol pueden ser sustrato para la utilizar para muchas cosas glucosa. El citrato es un compuesto que presenta alta energía lista para usarse 23 Vía de las pentosas fosfato Esta vía genera:  NADPH. Sólo se genera por vía anabólica. El NADH sería en degradación.  Ribosa-5-fosfato. Puede ser usada para formar ATP, CoA, NAD+, FAD, ARN y ADN. En función de las necesidades del organismo puede producirse más ribosa o más NAPDH. Es una vía flexible con gasto de ATP en el caso de la glucosa porque son 6 equivalentes de ribosa frente a 5 de glucosa. Sin embargo, la reacción de glucosa y NADP para dar ribosa y NADPH no consume ATP porque no hay equivalentes. Metabolismo de la fructosa Se encuentra en cantidad en las frutas frescas. Sigue un metabolismo muy parecido a la glucosa, sufre fosforilaciones hasta romperse en dos moléculas de 3 átomos de carbono y ya podría entrar en la glucólisis o bien formar glucosa y glucógeno. Esta vía tiene una menor regulación. Si se consume mucha fructosa se impulsa a la glucólisis, es decir, a la formación de piruvato, de acetil-CoA, y si hay glucosa en exceso, se produce la formación de AGs. Con respecto a enfermedades, existen dos tipos:  Síndrome de mala absorción de fructosa: por falta de enzimas que degraden a la fructosa, y el aumento de la [ ] puede ser en el plasma sanguíneoo dentro de los tejidos.  Intolerancia a la fructosa. Metabolismo de la galactosa Se encuentra en la leche de los mamíferos, formando parte de la lactosa. También se fosforila en primer lugar y además, en esta ruta interviene una epimerasa, que puede transformar la galactosa en glucosa y viceversa. Las rutas a seguir serán la glucólisis, formación de glucosa o de glucógeno. La galactosa es un azúcar muy funcional (cerebro, tejidos, etc.), por eso interviene la epimerasa, para que en su déficit se pueda sintetizar a partir de glucosa; pero en adultos existe otra ruta que no necesitaría activación de la glucosa, siendo a partir de UTP + galactosa-1-fosfato.  Intolerancia a la galactosa. Puede ser problema enzimático o intolerancia a la lactosa. 24 Almacenamiento de TAGs y liberación de AGs por el tejido adiposo El almacenamiento de los TAGs (que llegan por la sangre en los quilomicrones o LPP) actuaría una lipoproteína lipasa que hidroliza a los TAGs lo que hace los ácidos grasos libres puedan entrar líbremente a través de la membrana. Una vez dentro se vuelve a esterificar en TAG. El control de este proceso es, principalmente, a nivel hormonal, donde intervienen la relación glucagón/insulina. Una relación baja implica mucha insulina y por tanto, exceso de glucosa, pudiéndose formar AGs. En el caso de necesidad de AGs, la relación es alta, e interviene además otra lipasa que es sensible a las hormonas lo que hace que se liberen AGs libres y salgan al torrente circulatorio pero necesitan albúmina, una proteína plasmática que los transporta. También participa la epinefrina que estimula el proceso indicando que se necesita energía (similar a la adrenalina). Una sola proteína puede transportar varias moléculas de AG. Aumentando la [ ] de AG libres, aumenta el número de moléculas que una albúmina puede transportar. Pero también se puede dar que el sistema se sature y la albúmina no pueda transportar más moléculas. Esto indica el número máximo y la necesidad. Oxidación y síntesis de AGs (sólo en hígado) Los AGs se sintetizan a partir de acetil-CoA, que se transforma en malonil-CoA catalizado por la carboxilasa. El control es por el fósforo, que implica una fosforilación y también por el ARNm, que interviene en la [ ] de carboxilasa. Una vez formado el malonil-CoA, la ruta va hacia la síntesis de AGs. En el hígado, el malonil-CoA inhibe (limita) la entrada de AGs a la mitocondria, donde se oxidan, siendo este punto el punto de regulación. Se ve que la entrada de acilos grasos a la mitocondria se ve reducida en presencia de malonil-CoA como ya se ha comentado. Cuando aumenta la [ ] del acilo, aumentaría la velocidad de entrada, pero se ve reducida por el malonil. 25  Estructura de la Coenzima A, formada por ác. pantoténico + ADP + β-mercaptoetilamina. En cuanto a su oxidación, el acil graso – CoA a partir del AG que se va a degradar. Este, entra en la mitocondria, catalizado por la carnitina, que se une al acilo y entran a la mitocondria y ocurriría lo mismo para salir, teniendo por tanto, función de transportador. La carnitina se obtiene a partir de lisina y metionina encontrándose en mayor cantidad en carnes y lácteos, y en menos cantidad en huevos y vegetales. La oxidación de los AGs es la β-oxidación porque no se considera el primer átomo de carbono sin contar el del ácido, sería el tercero de la cadena. La insaturación debe ser en posición trans. Se oxida al AG deshidrogenándolo, con la acil-CoA deshidrogenasa. Se añade agua y se vuelve a deshidrogenar. Se transforma el grupo acilo en CoA. Al final se tiene el AG con dos carbonos menos y también dos moléculas de acetil-CoA. Las reducciones simultáneas son energéticas y de ahí obtenemos la energía. Este proceso seguiría tantos ciclos como fuera necesario para oxidar al AG y tener dos carbonos menos y obtener el acetil- CoA. Resumen reacciones de AGs. 26 AGs naturales Se encuentran en configuración cis. Los trans se producen tras hidrogenaciones o modificaciones químicas. Los AGs que se encuentran de forma natural en alimentos no se acoplan a la β- oxidación por lo que se emplea una isomerasa que reposiciona el doble enlace obteniéndose el isómero trans y permite continuar a la β-oxidación. Si los AGs presentan más de una insaturación, se necesita otra enzima, una reductasa. Si el número de átomos de carbono que presenta el ácido graso es impar, en el penúltimo ciclo da una molécula de acetil-CoA y otra de propionil-CoA, en lugar de dos de acetil. Síntesis de AGs Solo ocurre en los hepatocitos. Se incorpora al acetil-CoA un átomo de carbono para transformarlo en malonil-CoA. El átomo de carbono añadido procede de un HCO3- que se incorpora como CO2, que posteriormente se elimina ya que se incorpora en su lugar una molécula de acetilo la cual daría el malonil ya mencionado. Si el CO2 no se elimina, la regulación del metabolismo cambiaría porque, al estar el CO2 en equilibrio con el HCO3-, los equilibrios cambiarían. El control de que este carbono del CO2 es el original que se elimina, puede hacerse mediante isótopos (C14, radioactivo). Si al eliminarse sigue siendo radioactivo, es que es el carbono original. 27 Para la síntesis tienen lugar paralelamente reducciones (NADPHNADP+) lo cual supone un gasto energético. El proceso se detiene al obtener ácido palmítico porque hasta 16 carbonos, la enzima tiene sitio para que se sigan acoplando carbonos al ácido graso que se está sintetizando. En esta síntesis, existe un llamado brazo móvil que va interaccionado con las distintas partes del complejo multienzimático para que las reacciones ocurran. Este brazo está formado por la 4’-panteneteína que tiene en un extremo la proteína transportadora de acilos (SCP) y en otro un grupo –SH que es el sitio de entrada de los malonil durante la síntesis.  Lanzadera citrato-malato. Es la lanzadera para formar NADPH y sintetizar los AGs. El acetil-CoA necesario se exporta fuera de la mitocondria en forma de citrato y vuelve a transformarse en acetil-CoA en el citosol. Esto es lo que permite la síntesis de NADPH y de AGs. El citrato que no se usa vuelve a la mitocondria en forma de malato (también en forma de piruvato). La síntesis está regulada hormonalmente: A partir del citrato se forma el acetil-CoA, proceso activado por la insulina. En cambio, la presencia de glucagón o adrenalina indican la necesidad de energía por lo que se detendría la síntesis y se movilizarían los AGs. La presencia de citrato y de acetil-CoA indica que hay mucha energía. También existe una retroalimentación o feedback por parte del propio palmitoil-CoA que autoinhibe al malonil-CoA para que se detenga la síntesis. *Tener en cuenta el cociente glucagón/insulina Como sabemos, la síntesis se detiene en C16 (palmítico), por lo que para la síntesis de AGs mayores, se requiere de enzimas independientes y de los procesos de elongación y desaturación. La elongación añade dos carbonos y la desaturación produce insaturaciones, pero solo en Δ≤9 (esteárico 18:0 a oleico 18:1Δ9). Los ácidos linoleico (18:2Δ9,12) y linolenico (18:3 Δ9,12,15) no se pueden producir por lo que hay que incluirlos en la dieta, son los ácidos grasos esenciales (antes se denominaban vit. F). Si en el linolenico se da una desaturación (para la que sí hay enzimas), se obtiene el ɣ-linolenico, que no es esencial. El ác. araquidónico (20:4) también es importante desde el punto de vista funcional y nutricional. Los ácidos grasos no esenciales que proceden de 18:2 y de 18:3 tienen propiedades beneficiosas y pueden encontrarse en los llamados alimentos funcionales, pero, una vez tomamos 18:2 y 18:3 ya se podría sintetizar el resto por lo que sería de gran ayuda tomar estos alimentos ante una necesidad fisiológica pero no de consumo diario. No son estrictamente esenciales. 28 Mencionar que N6 procede del linoleico y N3 del linolenico. Oleico es N9 y es el más saludable. Cuerpos cetónicos Al cerebro no pueden entrar los AGs por la llamada barrera hemato-encefálica. Por ello solo pueden utilizar glucosa para obtener energía. Los cuerpos cetónicos, que proceden de la condensación de dos moléculas de acetil- CoA, sí pueden entrar en las células nerviosas y producir energía. Se forma un intermediario llamado β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA y al final los cuerpos cetónicos: acetoacetato, β-hidroxibutirato (ambos en equilibrio) y acetona. Un exceso de cuerpos cetónicos lo suelen tener personas con diabetes incontrolada y se debe a un exceso de acetil-CoA, que se puede transformar en citrato a partir del oxalacetato. Entonces, ante un exceso de oxalacetato no hay exceso de acetil-CoA, pero ante un déficit por su transformación en fosfoenolpiruvato para dar glucosa, si hay exceso de acetil-CoA y, por tanto, se pueden formar cuerpos cetónicos. Si existe cuerpos cetónicos en exceso, no ocurre nada ya que pueden metabolizarse de nuevo porque las reacciones son reversibles y se vuelven a formar los 2 acetil-CoA que se habían condensado. Ciclo de Krebs También se denomina ciclo de los ácidos tricarboxílicos y ciclo del ácido cítrico porque la unión de oxalacetato y de acetil-CoA da ác. cítrico. Durante este ciclo, se producen unos equivalentes de oxido-reducción, NADH y FADH2 que son los transportadores de los electrones reducidos hasta la cadena de transporte de electrones hasta el O2 para dar agua. Glucosa, fructosa, lactato, glicerol, alanina, pueden transformarse en piruvato y a su vez en acetil-CoA lo cual ya produce un equivalente de NADH. 29 La oxidación es completa, todos los carbonos del acetil-CoA se transforman en CO2, por eso el acetil-CoA no puede dar glucosa. El rendimiento del ciclo de Krebs es de 12 ATP, los equivalentes de 3 NADH, 2 FADH2 y 1 GTP. En la cadena de transporte de electrones, los equivalentes de FADH2 y NADH se transforman en ATP (2 ATP/FAHD2 y 3 ATP/NADH, a mayor potencial Eh mayor energía equivalente). Su regulación es mediante el llamado “acoplamiento”, es decir, en función del ATP que se necesite, se regula la velocidad del ciclo y de la cadena transportadora. Si no se regula la velocidad, el proceso deja de ser eficiente y se produce un “desacoplamiento”. Su rendimiento total es de hasta 38 ATP pero el NADH tiene que ser transportado desde el citosol hasta la mitocondria lo cual supone que, de 6 ATP que este produce, se gaste 1 si la célula es hepática, o 2 si la célula es muscular, por lo que el rendimiento real sería de 36 o 37 ATP. En cuanto a los AGs, se obtendrían 7 NADH, 7 FADH2 y 8 acetil-CoA. Un acetil-CoA en el ciclo de Krebs da 12 ATP pero hay que activar al ácido palmítico y gastamos 2 ATP. El balance final sería entonces de 129 ATP Metabolismo del etanol Se absorbe en parte en el estómago por lo que rápidamente puede llegar al cerebro y a la sangre y producir saturación del SNC. Actúan la alcohol deshidrogenasa que produce NADH y forma el acetaldehído, responsable de alguna de las manifestaciones típicas del consumo de alcohol, y con la acetaldehído deshidrogenasa se produce el ácido acético. La acetaldehído deshidrogenasa varía en función de la raza o etnia del ser humano, ya que en asiáticos o en sudamericanos nativos su concentración es inferior. El ácido acético puede transformarse en acetil-CoA con gasto de energía, lo que indica que un exceso de alcohol hay exceso de acetil-CoA y puede darse la síntesis de AGs. 30 Cuando se consume alcohol, hay deficiencias de oxalacetato ya que, por lo general, se come menos y entonces el exceso de acetil- CoA mencionado no puede usarse para generar energía. Si el alcohol perdura en las células hepáticas (a veces hasta décadas) puede generarse estructuras que degraden a las células (cirrosis). Otra ruta para llegar al acetaldehído es mediante el gasto de NADPH. Este sistema no se satura lo que explica que un adulto tenga mayor capacidad metabólica para el alcohol que la que tendría un niño. Normalmente solo el peso corporal determina la capacidad de tolerancia al alcohol, por mayor o menor concentración de este. En las encuestas (que no son fiables ya que, por razones sociales la gente no responde de forma correcta) la ingesta se aprecia como para un 3% de la energía, aunque se estima que el consumo es mucho más elevado, de hasta un 10%, siendo la recomendación 9, lo que determina que hay dos ácidos grasos que son esenciales:  Linoleico (N6) (Δ9,12). No se puede crear la segunda insaturación, por eso debe proceder de la dieta. Sí que se puede deshidrogenar y quedar el doble enlace pero debe ser superior a 9, lo que da el segundo esencial:  Linolénico (forma α, la forma γ no es esencial). Existen además los llamados PUFAs (EFA) que son todos los AGs poliinsaturados esenciales. Si elongamos al ác. linolénico obtenemos el ácido araquidónico que da lugar a hormonas locales que son los compuestos eicosanoides. Si se continua elongando al ácido linolénico de obtiene el EPA (eicosapentanoico) y deshidrogenando se obtiene el DHA (docoxahexanoico). Estos, no son esenciales pero es recomendable tenerlos en más nivel del que se produce por lo que existen alimentos enriquecidos con ellos.  Fosfatidilinositol. Es un AG no energético que presenta inositol y en posición dos tiene ácido araquidónico por lo que es el único que permite la liberación de ác. araquidónico para la síntesis de hormonas eicosanoides. 52  La fosfolipasa C libera el inositol (3P)  IP3, que es un mensajero por lo que cuando este se libera, la fosfolipasa A2 libera el ác. araquidónico para los eicosanoides. Las rutas que puede seguir el ác. araquidónico es la formación de prostaglandinas y tromboxanos. Son rutas cíclicas que dan lugar a las prostaglandinas y mediante otras transformaciones se forman los tromboxanos. También se forman los leucotrienos. La aspirina y el ibuprofeno (antiinflamatorio) pueden inhibir la síntesis de prostaglandinas lo que reduce la sensación de dolor, por lo que la función de las prostaglandinas es la regulación del dolor. También se produce una reducción de la coagulación. El proceso de coagulación es el siguiente: la combinación de trombina con las plaquetas dispara al IP3 lo que provoca la producción de tromboxanos y se estimula la coagulación. A partir del ácido araquidónico mediante su oxidación (lipoxigenasa) se forman los leucotrienos. Resumen - EPA (PUFA) Forman parte de los fosfolípidos de membrana en posición 2 (doble enlace-fluidez). Las funciones de la serie N-6 (linoleico) son la formación, a partir del ácido araquidónico, de:  PG: inflamación, dolor.  TX: agregación plaquetas, contracción músculos lisos.  LT: función sistema inmunológico (LTB4). Las funciones de la serie N-3 (linolénico) es la formación, a partir de α-linolénico de EPA, que inhibe la agregación de plaquetas (PIG3), y DHA, que reduce TAG y colesterol plasmático. 53 CDR Como puntos positivos, encontramos que las grasas proporcionan energía, ácidos grasos esenciales y vitaminas liposolubles. Como puntos negativos es su alta densidad energética y baja densidad nutricional, además que los altos niveles de grasa saturada y colesterol se relacionan con un riesgo más elevado de enfermedades CV.  Grasa total: 2 RDA). Deficiencia proteica subclínica (leves). - Los adultos y niños pueden tolerar una baja ingesta proteica. - La reducción de la eliminación urinaria para reestablecer el equilibrio N a un nivel más bajo es de 4-5 días. - Síntomas de desnutrición clínica de proteína: hipoalbunemia (edemas), reducción de masa magra (no hay aa esenciales para regeneración de masa magra), disminución de la respuesta inmunológica, hígado graso, etc. Desnutrición proteica y de energía, PEM. - Enfermedad de niños pobres en países subdesarrollados (debido a sequías, guerras, extrema pobreza, etc.). - 300 millones de niños en el mundo tienen retraso de crecimiento debido a esto además de que al nacer otro niño, están más descuidados y reciben menos atención en cuanto a su nutrición. Puede causar una mortalidad de hasta el 40% por diarreas a causa del mal estado del agua, etc. (Infecciones colaterales). - Existen dos formas de PEM:  Marasmo: deficiencia de alimentos en general.  Kwashiorkor: deficiencia de proteínas; dietas más ricas en HC y pobres en proteínas de calidad. Alergias. Debe diferenciarse de la intolerancia. En la alergia interviene un mecanismo inmunitario, en el que el sistema inmune ataca a la proteína como si fuera un antígeno, que en este caso se denomina alérgeno. Las intolerancias son mucho más frecuentes y en ellas no interviene el sistema inmunitario. Homocistininuria. - Es una deficiencia en la enzima cistonina sintetasa que transforma la metionina en cisteína. Se debe a un error metabólico congénito. - Se produce una acumulación de homocisteína (potente aterógeno y metabolito de metionina). - Ateroesclerosis avanzada (muerte en infancia o adolescencia) - Una deficiencia en vitamina de B6 + una dieta rica en proteína produce una situación similar (cardiopatías ateroscleróticas). Se trata reduciendo el consumo de proteínas y administración alta de dosis de B6. Fenilcetonuria. - Deficiencia en fenilalanina hidroxilasa hepática que transforma la fenilalanina en tirosina. También se debe a un error metabólico congénito. 65 - Se produce una acumulación de fenilalanina en sangre y tejidos que afecta al SNC debido a dietas pobres en fenilalanina. Cisteína y tirosina no son esenciales mientras se ingiera los otros dos en condiciones suficientes. Si no, son esenciales los cuatro. 66 Tema 7. Vitaminas liposolubles. - Vitamina A La vitamina A también se puede denominar retinol. Las vitaminas liposolubles cuentan con ciertos pasos en su absorción, almacenamiento, transporte, sin embargo, en el caso de las hidrosolubles se transportan de forma rápida. Conversión de la vitamina A En el transporte de la vitamina A pasa lo mismo que en el transporte y almacenamiento del colesterol, es decir, se encuentra de forma esterificada y no libre. - En el caso de la vitamina A su forma de transporte es como ésteres de retinil (forma animal). Estos ésteres de retinil (dieta) poseen coeficientes de digestibilidad muy elevados (CD= 80-90%). Una vez que se absorbe por hidrólisis del ácido graso esterificado obtenemos el retinol. - También tenemos otra fuente de vitamina A, que son los carotenoides, dentro de estos el beta- caroteno es el que mayor actividad provitamínica tiene. Este posee un CD algo menor, aunque muy elevado igualmente, de entre 40-60%. Solo 1/6 de este compuesto se aprovecha para obtener retinal en el intestino. Este rendimiento debemos tenerlo en consideración para la elaboración de dietas. De retinal (intestino) se pasa a retinol. 67 El almacenamiento de retinol es hepático. Posteriormente se pasa de retinol a esteres de retinil, para que estos sean transportados se hace a través de quilomicrones. Estos quilomicrones necesitan ser transportados en la sangre a través de beta- lipoproteínas. Al ser quilomicrones hay almacenamiento en el hígado gracias a su apolaridad (diferencias con las hidrosolubles que se eliminan en la urea). Estos esteres de retinil puede ser transportados por proteínas transportadores de retinol o lo que en inglés se denomina ‘’Retinol Binding Protein (RBP)’’. Cuando llegan a la célula blanco se encuentran con receptores de superficie: retinal (ojo) o ácido retinoico (tejido epitelial). Es la conversión del betacaroteno a retinol. El paso de retinol a retinal es una reacción reversible, sin embargo, el paso de retinal a ácido retinoico no lo es. Es un hecho común a varias proteínas que la forma ácida sea irreversible a la forma aldehído. 68 Hay muchos isómeros cuya actividad es bastante inferior a la del beta-caroteno. En el caso de la luteína: tiene dos grupos hidroxilo, estos dos grupos hacen que la vitamina no tenga ninguna función provitamina A, pero es de gran interés por su actividad biológica en la reducción de cánceres, actividad antioxidante por sus grupos OH con el anillo (estos mismos son los que hacen que no tengan ninguna actividad provitamínica). En cuanto a sus funciones, son las siguientes (principales y secundarias): - Ácido retinoico (forma ácida de la vitamina A): regeneración del tejido epitelial. Papel en la diferenciación celular en células epiteliales y producción de material mucoide (para mantener la piel húmeda y como protección de agentes externos). Tiene un papel sobre el crecimiento (remodelado óseo). Reducción de células mucosas. Inhibición síntesis glicoproteínas. Queratinización: el epitelio se vuelve muy seco. Tejidos epiteliales: respiratorio, gastrointestinal y genitourinario. - Retinal (forma aldehído de la vitamina A): la rodopsina (visión nocturna; bastones y conos de la retina). El 11-cis-retinal es una sustancia fotosensible, la luz lo que hace es quitar la configuración cis y volver al trans (nos genera un punto de visión en blanco y negro) y esto lo que hace es disparar una señal. Posteriormente el trans después volvemos a convertirlo en cis. 69  - Retinol (forma alcohólica de la vitamina A): principalmente tiene un papel muy importante en la reproducción de los animales (no demostrado en humanos, solo en animales). Como funciones secundarias: diferenciación de células epiteliales y producción de material mucoide, crecimiento (remodelado óseo). Equivalentes de retinol. Cuando tenemos varios isómeros de una vitamina hay que saber los equivalentes que tenemos de esa vitamina: RE (Equivalente de retinol) se corresponde con: 1 microgramo de retinol, con 6 microgramos de beta- caroteno (dividir los microgramos entre seis). Se corresponde también con 3,33 UI de la actividad de vitamina A de retinol y con 10 UI de la actividad de vitamina A del beta- caroteno. 70 RDA para vitamina A en equivalentes de retinol. Requerimientos dietéticos recomendados (RDA) para la vitamina A en equivalentes de retinol: todas las vitaminas y parte de los minerales tienen RDA muy bien establecidos a partir de estudios. Las recomendaciones son en microgramos de equivalentes de retinol. Tenemos valores bastante sencillos. Requerimiento en adultos: los RDA se establecen en base a estos dos criterios: una concentración hepática adecuada y una sanguínea adecuada. 500-600 µg/día, nuevos RDA: mujeres- 700 y varones- 900. En las últimas recomendaciones también se ha introducido el concepto del upper limit o límite máximo, este límite queda establecido porque un exceso de vitamina A puede resultar tóxico, de hecho, se relaciona con el cáncer. La vitamina A es el tóxico de origen animal más potente conocido. En términos generales, nunca deberíamos superar 2 o 3 veces el valor del RDA, puede que para mí incluso el valor de RDA ya esté en exceso porque representa al 97% de la población. Durante el embarazo no hay ningún aumento, pero en el caso de la lactancia sí hay un aumento. Una mujer embarazada necesita más, pero no se recomienda un aumento porque puede producir modificaciones genéticas durante el embarazo. Una vez que ha nacido el niño sí puedo subir la dosis (teratogénica). En cuanto a las fuentes alimentarias: - Retinol: solo en fuentes de origen animal. Ej.: hígado, grasa de leche y huevos) - Carotenoides: en vegetales hojas verdes oscuras o amarillas/naranjas y en frutos. 71  Las hojas de los vegetales en términos generales dan indicaciones sobre qué vitaminas son las más abundantes. Si hablamos en términos nutricionales: el contenido siempre tiene que estar relacionado con una ración. En la tabla cuando se refiere a una onza son 28 gramos. Situaciones carenciales  Alteraciones cutáneas y del tejido epitelial. Piel, ojos, aparatos respiratorio, gastrointestinal y genitourinario.  Ojos. En los ojos se produce una pérdida de visión en bajas condiciones de luminosidad (ceguera nocturna). Este sería una prueba funcional de la vitamina A (son pruebas que miden la función biológica, no solo la concentración de un compuesto. La gran ventaja que tienen es que son métodos rápidos, directa y mide directamente la funcionalidad. Otro síntoma es la xeroftalmia que es hiperqueratosis de la conjuntiva y atrofias de las glándulas perioculares.  Infecciones. Incluyendo la alteración de la integridad de la mucosa (un tejido conjuntivo que no posee la estructura adecuada permite más fácilmente la entrada de microorganismos y por tanto facilita las infecciones) y la reducción del linfocito T. La carencia primaria es la dietética (deficiencia en el consumo de los alimentos), mientras que la carencia secundaria se refiere a trastornos que afectan a los nutrientes. En el caso de la vitamina A las carencias secundarias pueden ser producidas por: - Hepatopatías. - Desnutrición PEM: reduce las proteínas plasmáticas de transporte. - Malabsorción de las sustancias grasas. Si una mujer tiene cálculos biliares no va a poder producir una cantidad de bilis adecuada, esta mujer durante y después de la operación seguirá teniendo este tipo de proteínas. 72  - Problemas en el metabolismo de las lipoproteínas (abetalipoproteinemia)- quilomicrones, VLDL La falta de vitamina A y de otros nutrientes esenciales es la causa de muerte en niños en países subdesarrollados. En estos países la falta de vitamina A ocasiona enfermedades respiratorias, gastrointestinales e infeccione. Se pueden utilizar dosis masivas intermitentes (200 000 unidades internacionales o UI, 60 mg RE, este tratamiento no se puede utilizar a lo largo de muchas semanas porque la vitamina A también tiene su efecto tóxico en grandes dosis (puede reducir la mortalidad hasta un 70%). Muy pocos países del tercer mundo se pueden permitir pagar por estas dosis. Este tratamiento es común a otros nutrientes. Esto afecta mucho a la capacidad económica de un país, si hay deficiencia de ciertos nutrientes se genera una menor capacidad cognitiva en los individuos y por tanto, repercute sobre la productividad. Toxicidad La vitamina A es el tóxico de origen natural y animal más peligroso que se conoce. Es peligrosa porque se queda almacenada en el hígado. Causa alteraciones en las membranas biológicas cuando se excede la capacidad de unión de la RBP. Existen dos casos: - Hipervitaminosis aguda: es puntual, yo tomo una dosis muy elevada y tengo esos efectos perjudiciales. Cuando la dosis es mayor de 200 mg en adultos y 100 mg en niños. Consumo hígado oso polar (20 millones UI/kg) - Hipervitaminosis crónica: se trata de consumir una cantidad no muy elevada pero superior a lo indicado. - Hipervitaminosis crónica: Uso inadecuado de suplementos vitamínicos (>10 RDA). Normalmente, la diferencia entre dosis segura y dosis tóxica es como mínimo entre 2 y 3 órdenes de magnitud, pero en el caso de los nutrientes hay que tener más cuidado, aquí es de 10. Los zumos ricos en carotenoides: aquí tengo la transformación de betacaroteno a retinol (1/6), pero si yo tengo un gran exceso de retinoides aquí hay una transformación mucho menor, es un punto de control. Lo único que puedo observar es un cambio en la pigmentación de la piel. Signos de toxicidad por la vitamina A (se puede indicar alguno en el examen). Si a veces es difícil detectar una patología en el caso de una vitamina, en el caso de los minerales es todavía más difícil. 73  - Vitamina D Normalmente nos referimos a la vitamina D3 (calciferol), esta es la forma inactiva. Cuando se habla de la vitamina D activa se denomina calcitriol. La fuente vegetal es el ergosterol y tienen enlaces dobles. La fuente animal es 7- dehidrocolesterol y posee enlaces saturados. En cuanto al metabolismo de esta, se suele decir que sirve para mantener los huesos fuertes, pero la vitamina D se encarga de mantener las concentraciones de calcio plasmáticas y si hay falta de Ca lo que hace la vitamina D es degradar los huesos, no fortalecerlos. Una parte de un precursor de la vitamina D (7- dehidrocolesterol) se puede activar si tomamos el sol, esto ocurre también con otras vitaminas. También. Posteriormente, la vitamina D y su precursor se almacena en el hígado. En este caso la proteína plasmática de transporte específico es DBP. Las provitaminas no son formas activas y se suelen llamar D3. La vitamina D al igual que la vitamina A por tanto sería extremadamente peligrosa tomarlas activas. Excepción: los enfermos renales pueden tener problemas a la hora de esta activación final, por tanto, en estos casos deben tomar vitamina D activa de forma controlada por médico y sanidad. El precursor de vitamina D necesita de dos hidroxilaciones que necesita la D3: la primera de ellas en posición 25 y la segunda de ellas en posición 1. La vitamina D presenta varias funciones. (En el esquema la estrella roja indica el papel de la vitamina D y la estrella azul indica la función de la PTH). Tenemos dos funciones comunes entre la vitamina D y la PTH: hidrólisis de hidroxiapatito y la retención de calcio por parte de los riñones. Después tenemos una función específica para cada una. La PTH estimula la síntesis de vitamina D activa en el riñón y en el caso de la vitamina D la absorción intestinal.  Aumentar la absorción de Ca en el intestino. Hay algunos elementos que favorecen la absorción de calcio. En el caso de los compuestos minerales la absorción suele ser bastante compleja. La vitamina D si es necesario favorece la biodisponibilidad del calcio, aunque no se sepa exactamente cómo. Si no hay deficiencia de Calcio hay un mecanismo de absorción normal o mecanismo de absorción de vitamina D independiente, pero si tenemos deficiencia de calcio en riñones, en la dieta o de biodisponibilidad entonces es cuando se activa el mecanismo de absorción de vitamina D dependiente. La cantidad de Calcio se debe mantener constante al igual que la de la glucosa. Si dicha cantidad plasmática está por debajo de lo que hemos dicho detectada por quimiosensores en nuestras arterias: se envía una señal a la paratiroides y la PTH se libera.  Funciones que tiene esta PTH son: estimula la obtención de vitamina D activa a nivel renal, aumenta la retención de calcio a nivel renal lo mismo que hace 74  también la vitamina D (trabajan de manera conjunta), tercera función (también conjunta) hidrolizan el mineral óseo para recuperar el calcio que está presente  si hay falta conjunta de Ca, lo que hace la vitamina D junto con la PTH es a partir de una fractura de hueso recuperar los niveles de Ca. Terminología de la vitamina D y equivalentes. En este caso no tenemos isómeros activos, hay varias formas, pero de forma inactiva. Tenemos una relación entre la antiguas unidades internacionales y el colecalciferol, 1 UI = 0.25 µg de colecalciferol. Un microgramo de colecalciferol es 40 UI de vitamina D. 75 En cuanto a los requerimientos dietéticos recomendados para la vitamina D. Durante la niñez con crecimiento físico las necesidades son más elevadas. A partir de los 22-23 años es cuando se alcanza la madurez del tejido óseo, es el último tejido que alcanza la madurez. A partir de los 25 años necesitamos mantener el remodelamiento de nuestro tejido óseo, es un tejido mineral y vivo y siempre necesita también remodelación. En el caso del embarazo y de la lactancia, durante el embarazo la mujer necesita más vitamina D que antes, no puede recomendarlo porque la vitamina D en exceso es tóxica. Tenemos un UL de 50, dosis máxima para evitar toxicidad. La enfermedad principal y también en el caso del calcio es el raquitismo en niños y adolescentes, por tanto, hay 2,5 microgramos al día para evitar el raquitismo. Contenido de vitaminas de alimentos seleccionados. Fuentes. El contenido de vitaminas de alimentos seleccionados queda representado en la fracción grasa. - Aceite de hígado de pescado: el hígado es un depósito de acumulación de vitamina D. - Yema de huevo, grasa láctea, hígado de animales: la yema de huevo puede ser la principal fuente de vitamina D en su dieta si el individuo no consume carne. - Leche de vaca y leche materna: tienen muy poca vitamina D, de ahí que muchos estén enriquecidos. Si la madre tiene falta de vitamina D, su leche también tendrá esta deficiencia. También encontramos alimentos enriquecidos como leche, lácteos, margarinas, mantequillas, etc. Situaciones carenciales  Raquitismo. Se produce por una mineralización deficiente de la matriz ósea, además de una malformación y deformación de los huesos que da como resultado una incapacidad para soportar el peso y el esfuerzo. Las víctimas suelen ser niños pobres de piel negra con poca exposición al sol (22% de