bases bioquimicas nutricion

8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion

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Bases Bioquímicas de la Nutrición Humana

Homero Rubbo

Departamento de BioquímicaFacultad de MedicinaUniversidad de la República

BCC5-Marzo 2016


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Bases Bioquímicas de la Nutrición HumanaImportancia Biomédica

Requerimientos Nutricionales

Requerimientos Energéticos:

Fuentes principales de Energía de la Dieta yFactores que afectan el requerimiento energético

BMR: niños tienen mayor velocidad metabólica basal

Adultos: músculo es reemplazado por agua y grasa,disminuyendo 2% BMR por década.

Ejercicio!! Ayuno: BMR decrece hasta 50%

Hormonas: sexuales, crecimiento aumentan BMR


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Importancia Biomédica

Desnutrición

Obesidad

Nutrición y promoción de salud

Nutrición y enfermedades crónicas


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Requirimientos NutricionalesAgua: Balance hídrico (ácido base e hidroelectrolítico)

Proteínas : amino ácidos esenciales y balance nitrogenado

Lípidos: esenciales, ácidos grasos, transporte de vitaminas,colesterol

Carbohidratos : requerimientos de glucosa

Fibra

Micronutrientes : Minerales y Vitaminas (funcionesregulatorias, no energéticas ni estructurales) – RDA-


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- Diferencia entre la ingestión total de N y la pérdidatotal del mismo en orina, heces, transpiración

- Balance normal: Ingestión diaria de N es igual a lapérdida

- Balance positivo: Niños en crecimiento, embarazo,lactancia, adolescencia ya que las proteínas sonnecesarias para crecimiento tisular y reparación.

- Balance negativo: dieta carente de aa esenciales,estrés metabólico, dieta falta en proteínas

enfermedades, trauma, cirugía, etc.

Balance Nitrogenado


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Aminoácidos

Proteínastisulares

Proteínasdieta

EliminaciónOrina, heces, descamaciónConversión metabólica

Purinas, pirimidinas, hemo,porfirinas, adrenalina,

glucosa, lipidos


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Proteínas: Fuente de Amino ácidosEsenciales: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina,

fenilalanina, treonina, triptofano,valina

Semi-esenciales: cisteine, tirosina y arginina

No esenciales

Amino ácido número 21: Selenocisteína

Rol estructural y fuente de energíaBalance Nitrogenado

Dietas hiperproteicas e hipercalóricas:

Proteínas como fuente de energía, glucógeno y triglicéridos Normoproteica: 0.8 g/kg/día (58 o 44 gr proteína por día para

hombre de 70 kg o mujer de 55 kg)


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Carbohidratos

Principal componente energético de la dieta:habitualmente 60 % de calorías totales

Simples y complejos: velocidad de absorción

Indice glicémico

Intolerancia a carbohidratos: diabetes,insuficiencia de lactasa

Dietas ricas en carbohidratos versus ricas enácidos grasos


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Acidos grasos

Saturados: palmítico (16:0), esteárico (18:0)

Insaturados: mono-, di- y poliinsaturados

Acidos grasos insaturados: ω6 y ω 3

ω 6: oleico (18:1), linoleico (18:2), araquidónico (20:4)

ω 3: linolénico (18:3), EPA (20:5), DHA (22:6)

Relación PUFAs / SFAs


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Nomenclatura ωωωω: Nº de carbonos que separan al último dobleenlace del extremo metilo.

ωωωω-3ωωωω-6


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ωωωω-3

ωωωω-6

ωωωω-6


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Acido palmítico (16:0)

Acido esteárico (18:0)

Acidos grasos saturados habituales en la dieta


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Arachidonic acid (omega-6)

Acidos grasos poliinsaturados habituales en la dieta


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Información Nutricional: Calorías de Lípidos


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Fibra: componentes de la dieta que nopueden ser digeridos por enzimasInsoluble: Celulosa, Hemicelulosa, Lignina

(formación materia fecal, disminuyen tiempode tránsito, ayudan absorción colesterol).En vegetales, granos, pan.

Soluble: Pectina, Gomas (geles viscosos enestómago e intestino, enlentecen vaciamientogástrico,digestión/absorción de carbohidratos,disminuyen pico posprandial insulina)En frutas, legumbres, avena.

Acciones fisiológicas y preventivas:

Recomendación 25-30 g de fibra por día!


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Requerimientos EnergéticosContenido calórico de los nutrientes

Lípidos: 9 kcal/g

Glúcidos: 4 kcal/g

Proteínas: 4 kcal/g

Etanol: 7 kcal/g (no se considera un nutriente!)

Factores que afectan el requerimiento energéticoEdad, sexo, metabolismo basal, ejercicio físico

Dietas normo, hipo e hipercalóricas

40 kcal/kg/día = promedio

Indice de masa corporal = peso/altura 2 (20-25 normal)


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Requerimientos Energéticos y Dieta Balanceada

Normocalórica

Proporción de calorías totales por grupo de macronutriente:

Actual : Glúcidos (46 %), Lípidos (42 %), Proteínas (12 %)

Objetivo : Glúcidos (58 %), Lípidos (30 %), Proteínas (12 %)

El objetivo es bajar los lípidos saturados de 16 a 10% y losmonoinsaturados del 19 al 10%, subiendo los PUFAs del 7 al 10%

También bajar los carbohidratos refinados del 18 al 10% y subirlos complejos del 22 al 48%.


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MICRONUTRIENTES

• Minerales: calcio, magnesio, fósforo,hierro, sodio, potasio, cloruro, yodo,zinc, cobre, manganeso, selenio,molibdeno

• Vitaminas: hidrosolubles yliposolubles


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Electrolitos> 100 mg/día Minerales> 100 mg/día

Trazasminerales1-100 mg/día

Ultratrazasminerales< 1 mg/día

Sodio Calcio Yodo ManganesoPotasio Fósforo Selenio FlúorCloruro Magnesio Cobre Cromo

Hierro Zinc MolibdenoSulfuro

Minerales requeridos de la dieta


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Sodio (Na+), Cloruro (Cl-) y Potasio (K+)• Constituyen los principales electrolitos (iones

inorgánicos disueltos) ampliamente distribuidos enlos compartimentos fluídos del organismo.

• Establecen los gradientes iónicos a través de lasmembranas biológicas, mantienen el balancehídrico y neutralizan cargas positivas y negativasen proteínas y otras moléculas.

RDA Na+: 1.2-1.5 g/díaRDA Cl- : 1.8-2.3 g/díaRDA K+: 4.7 g/día


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Calcio (Ca+2)• Es el mineral mas abundante en el cuerpo

• Se requiere para la actividad de muchasenzimas, interviene en algunas respuestashormonales y es esencial para la coagulaciónsanguínea y para la contracción muscular

• Su déficit resulta en una de las principales

causas del desarrollo de osteoporosis

RDA: 800-1200 mg/día


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Fósforo• ATP es un intermediario en los procesos

celulares que generan energía libre como la

glucólisis, respiración, etc. y procesos queconsumen energía libre

• Funciones: esencial para la síntesis de ATP (fosfoxidativa), actúa como sistema buffer,componente estructural del ADN y ARN,fosfolípidos, nucleótidos, creatina fosfato, AMPc,GMPc, etc. Hidroxiapatita Ca 10 (OH) 2(PO 4)6

RDA: 700 mg/día


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Hi


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• El hierro de la dieta presente en la carne (hemo) se absorbefácilmente, no así el hierro no hémico de los vegetales, pueséstos tienen compuestos que lo quelan o precipitan como fitatosu oxalatos.

• La absorción a nivel intestinal como hierro (II) es promovida porla vitamina C.

• Se transporta por la sangre como hierro (III) con la transferrinae ingresa a las células que lo necesitan por endocitosis mediadapor receptor.

• Se almacena en las células como hierro (III) en la ferritina.• Las deficiencias en hierro resultan en anemia microcíticahipocrómica, con glóbulos rojos pequeños y pálidos.

Hierro

RDA: 10-15 mg/día


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Cobre• Se encuentra en diversas metaloenzimas entre las que

se encuentran la citocromo oxidasa, superóxidodismutasa, lisil-oxidasa y ∆9-desaturasa.

• Algunos de los síntomas de la carencia de cobre son lahipercolesterolemia, desmineralización de los huesos,

anemia y desmielinización del tejido nervioso.

• La enfermedad de Wilson, está asociada a una

acumulación anormal de cobre en varios tejidos y setrata con penicilamina (quelante natural del cobre).

RDA: 1.5-3 mg/día


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Zinc• Se requiere para la actividad de muchas

metaloenzimas, entre las que se encuentranproteínas reguladoras así como ARN y ADNpolimerasas

• La carencia de zinc en los niños está marcadapor crecimiento deficiente y por trastornos en

el desarrollo sexual

RDA: 8-10 mg/día


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Yodo• El yodo de la dieta se absorbe muy eficientemente y

se transporta a la glándula tiroides, dónde sealmacena y utiliza para la síntesis de las hormonastiroideas

• Las hormonas tiroideas juegan un papel principal enla regulación de la tasa del metabolismo basal deladulto y en el crecimiento y desarrollo del niño

• La principal fuente natural de yodo proviene de lospeces de agua marina

RDA: 150µµµµg/día

l l


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Otros oligoelementos…• Selenio: actúa principalmente en la glutatiónperoxidasa, que destruye de forma eficiente los

peróxidos en el citosol (RDA: 50-60µµµµg/día)

• Molibdeno: componente de la xantina oxidasa ysulfito oxidasa. Participa en reacciones redox. La

deficiencia produce acumulación de sulfito e inducesíntomas neurológicos (RDA: 45µµµµg/día)

• Fluoruro: refuerza los huesos y los dientes, siendoañadido habitualmente al agua. Forma fluorapatitaen el esmalte dental y disminuye ladesmineralización (RDA: 1 mg/día)

VITAMINAS


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VITAMINAS• Compuestos orgánicos que serequieren en pequeñas cantidades para

cumplir diversas funciones bioquímicas.

• En general, no pueden sintetizarse porlos organismos y deben provenir de ladieta.

• Su rol más prominente es actuar como

cofactores de reacciones enzimáticas.


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Clasificación de las VITAMINASTipo Forma Activa Función

HIDROSOLUBLES B1 Tiamina Pirofosfato de

tiaminaTransferencia dealdehídos

B2 Riboflavina FMN y FAD Transferencia deelectrones

B3 Niacina NAD y NADP Transferencia deelectrones

B5 Ac. Pantoténico CoA Transferencia de

acilosB6 Piridoxal Fosfato depiridoxal

Transferencia deaminas

B8 Biotina Biocitina Transferencia decarboxilos

B9 Ac Fólico Tetrahidxofolato Transferencia de gruposmonocarbonados

B12 Cobalamina Desplazamiento 1,2de H

Vitamina C Ac Ascórbico Reacciones deHidroxilación

C o m p

l e j o B


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Clasificación de las VITAMINAS

Tipo Forma Activa Función

LIPOSOLUBLES Vitamina A Retinal VisiónVitamina D Calcitriol o

1,25-hidroxicolecalciferol

Metabolismo fostocalcico

Vitamina E Alfa Tocoferol Antioxidante lipidicoVitamina K Menaquinona Síntesis de factores

de la coagulación


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B1: La deficiencia severa de tiamina en la dietacompromete la capacidad de generar energía delas células provocando graves problemas

neurológicos y cardíacos.

Esta enfermedad conocida como beriberi secaracteriza por causar atrofia, debilidadmuscular, edemas y trastornos cardíacos.

Presenta elevada incidencia en regiones dondela dieta se basa en arroz descascarillado, que

tiene un contenido muy bajo de tiamina.


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Vitamina B2Riboflavina

Precursora de FMN y FAD,

grupo prostético de flavoproteínas .

Presente en lácteos, carne, pollo, pescado y legumbres.

RDA: 1.1-1.3 mg/día


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Aunque las deficiencias de Riboflavina, sonmuy poco frecuentes, se observa en

alcohólicos con deficiencia en varias vitaminas.En dichos casos se observa un retraso en elcrecimiento, perturbaciones oculares,

degeneración de mielina y debilidad muscular.


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Vitamina B3Niacina

(Ácido nicotínico y nicotinamida)Dan origen a las coenzimas NAD + y NADP +

Presente en carne roja, pollo, pescado y cereales

integrales.

RDA: 14-16 mg/día; UL: 35 mg/día


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• El centro reactivo de la CoA es el grupo SHterminal, al cual se unen los grupos acilomediante un enlace tioéster, formando el acetil-

CoA que presenta un alto potencial detransferencia de grupos acetilo.

• Se han descrito hasta el momento más de 70enzimas que utilizan el CoA o sus derivadoscon importantes funciones en: la oxidación deácidos grasos, oxidación del piruvato (piruvatodeshidrogenasa) y en el ciclo de Krebs.

Vitamina B


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Vitamina B6Piridoxina, piridoxal, piridoxamina y

derivados fosforilados

Presente enpollo, carne,

pescado,huevos, arroz

integral, frutas,nueces.

RDA: 1.3 mgUL: 100 mg


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Vitaminas hematopoyéticas:

Acido Fólico(Ácido pteroil glutámico)

RDA: 400µµµµg/día

Presente en cereales, legumbes, frutos cítricosy vegetales de hoja verde

• La carencia de folato provoca el bloqueo en la


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La carencia de folato provoca el bloqueo en lasíntesis de ADN, lo cual lleva a que las células sedetengan en fase S y a un cambio megaloblástico enel tamaño y forma de los núcleos de las células endivisión.

• En la médula ósea se retarda la maduración de loshematíes, produciendo anemia macrocítica(hematíes grandes con membranas frágiles).

• Moléculas inhibidores del metabolismo de folatopueden ser usados como drogas anticancerígenas y

como agentes antimicrobianos.


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Vitamina B12Cobalamina

Presente en productos deorigen animal exclusivamente

RDA: 2.4µµµµg/día

Vitaminas hematopoyéticas:

Cobalamina


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• Es sintetizada exclusivamente pormicroorganismos

• Se encuentra solamente en alimentos deorigen animal. En el hígado se almacena 3 mg

• Su deficiencia causa anemia perniciosa(anemia megaloblástica asociada con

deterioro neurológico) al bloquear elmetabolismo de folato

Cobalamina

Vit i C


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Vitamina CÁcido L-ascórbico

Los humanos y otros primates han perdidola capacidad de sintetizar vitamina C.

Está presente en cítricos, papas, brócoli,espinaca, frutillas, tomates, morrones.

RDA: 75-90 mg/díaUL: 2 g/día

Procesos en los que interviene la


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q

Vitamina C• Antioxidante hidrosoluble. Reacciona conradicales libres y oxidantes.

• Síntesis de colágeno. Cofactor de la prolinahidroxilasa y de la lisina hidroxilasa queparticipan en la formación del colágeno.

• Degradación de tirosina.• Síntesis de adrenalina a partir de tirosina.

• Formación de sales biliares.• Síntesis de hormonas esteroideas.• Absorción de hierro. Reduce el Fe(III).


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Vitamina ALos retinoides (retinol, retinaldehído y ácido

retinoico) constituyen la vitamina Apreformada y se encuentran en alimentos deorigen animal.

Los carotenoides se encuentran en plantas yconstituyen la provitamina A, pues pueden

ser clivados para formar los retinoides.RDA: 700-900µµµµg/día UL: 3000µµµµg/día


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Vitamina D3 (colecalciferol)


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Vitamina D3 (colecalciferol)No es estrictamente una vitamina ya que, además de

ingerida, puede ser sintetizada en la piel a expensas deluz ultravioleta y de 7-dehidrocolesterol (intermediario

en la síntesis de colesterol).

Las fuentes naturales de Vit D 3 son el pescado de aguasalada, hígado y yema de huevo

RDA: 5µµµµg/día UL: 50µµµµg/día

Vitamina D


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Vitamina D

• Regulación de la absorción y homeostasis delcalcio.

• Actúa vía receptores nucleares que afectan la

expresión génica. Es de hecho una hormona.

• Su deficiencia lleva a raquitismo en niños(reblandecimiento y deformación en los huesos) yosteomalacia en adultos (desmineralización de los

huesos, más susceptibles a las fracturas).


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Vitamina K


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RDA: 90-120µµµµg/díaK1 filoquinona: derivada de vegetales

K2 menaquinona: sintetizada porbacterias intestinales

menadiona (sintetizada químicamente)el organismo puede convertirla a laforma biológicamente activa de la vit K

La vitamina K se requiere para la conversión de


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q p

la protrombina y otros factores de la coagulaciónen su forma activa.

La carboxilación dependiente de vit K de ciertosresiduos de glutamato, los transforma en buenosagentes quelantes que pueden fijar calcio,esencial en la cascada de coagulación.

Warfarina: interfiere en la acción

de la vit K inhibiendo la activaciónde la protrombina. Actúa comoanticoagulante. Aplicación clínicaen el tratamiento de la trombosis

Estrés oxidativo (nitrosativo nitroxidativo)


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Estrés oxidativo:“Perturbación en el balance pro-anti oxidante a favor del primero,produciendo potencialmente daño” - H. Sies 1991

“Disrupción en la señalización y control del estado redox celular” -J.M. Hansen 2006

OxidantesROS/ RNS

Antioxidantes

Estrés oxidativo (nitrosativo, nitroxidativo)

Antioxidantes en plasma humano


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p

Hidrosolubles

- Ácido ascórbico (vit. C) 30-150 µM *- Ácido úrico (60-450 µM) *- Tioles proteicos (HSA) 400-600 µM

- Bilirrubina (20-50 µM) **

Liposolubles

- Tocoferol (Vit. E) 15-40 µM ***- Ubiquinol (0.4-1 µM) *

- Licopeno (0.5-1 µM) *- β-Caroteno (Vit. A) 0.3-0.6 µM *

* HPLC/EC

** HPLC/UV-Vis

*** HPLC/F

Productos de la oxidación de lípidos


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p

-Dienos conjugados (234nm)

- Hidroperóxidos lipídicos(LOOH)

- Aldehídos

- Isoprostanos

Interfencias concomponentes del plasma⇒

extracción de lípidoscon solvente orgánico(MeOH/Hex/CH 2Cl2)+ BHT + edta

Si i f l á id ó bi


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α -TOH

α - TO.

AH

A.

A

L.

LH

radical

lipídico

lípido

α-tocoferol

radicalα-tocoferoxilo

ascórbico

radicalascorbilo

dehidroascórbico

sistemas

reductores

intracelulares

eliminación

Lipoperoxidación

Sinergismo entre ∝∝∝∝-tocoferol y ácido ascórbico

Productos NutricéuticosL útil l i útil l d id


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Lo útil, lo inútil y lo desconocido


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H.K APPUS and A.T.D IPLOCKDietary Reference In

takes/ Institute of Medicine, USA (2000)


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deficiency symptomsto be expected side effectsto be expected

1 10 100 1000

safe dose range

absolutely safe range

Tolerable UpperIntake Level

10000(mg) TEEstimated Average

Requirement

Recommended DietaryAllowance

¨ therapeutic ¨ range

EAR

RDA

UL


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