Unidad didáctica 7: Biomoléculas y nutrimentos

INTRODUCCIÓN

La nutrición es un campo de la ciencia que estudia los procesos por los cuales un organismo biológicamente activo utiliza y asimila los alimentos. Esto es resultado de la integración de procesos bioquímicos y fisiológicos, por los cuales los nutrientes contenidos en el alimento contribuyen a que el organismo crezca y se desarrolle adecuadamente, manteniendo su integridad estructural y funcional. Esta unidad tiene como propósito el estudio de las bases bioquímicas y moleculares de la nutrición. Esto permitirá al estudiante el comprender los conceptos y mecanismos básicos asociados a la obtención, incorporación y transformación de nutrientes para la realización de trabajo biológico, para el mantenimiento de la estructura celular y en el metabolismo.

Esta unidad pretende también dotar al alumno con conocimientos adecuados sobre la química y bioquímica de los alimentos, su papel como aporte de nutrientes, los procesos bioquímicos que éstos sufren en el organismo y las relaciones entre dieta, salud y enfermedad. Se trata de estudiar la nutrición a través del conocimiento de las biomoléculas presentes en los alimentos y de su metabolismo. Ello supone comprender conceptos como la composición de los alimentos y tipos de nutrientes, por una parte y, por otra, de los fenómenos digestivos y absortivos, metabolismo de los nutrientes y regulación del equilibrio energético. Se recomienda tener conocimientos previos de química y biología.

COMPETENCIA

Reconoce e identifica las funciones y estructuras de los nutrimentos predominantes en los alimentos, para su aplicación en procesos productivos considerando su clasificación en un marco de probidad, eficiencia y eficacia para la salud.

CONTENIDO

Son complejas sustancias orgánicas nitrogenadas, que constituyen esencialmente el protoplasma de las células tanto animales como vegetales, y tienen un papel fundamental en su estructura y función. Las plantas son capaces de sintetizar proteínas a partir de sustancias inorgánicas, pero los animales no pueden hacerlo. Por este motivo deben obtener del exterior, por medio de la alimentación, los elementos constituyentes de las proteínas, denominados aminoácidos, que les permitirán sintetizar sus propias proteínas.

Imagen 1. Los alimentos contribuyen a la nutrición.

Varios aminoácidos forman péptidos, un conjunto de ellos polipéptidos, y de la unión de polipéptidos surgen las proteínas, que generalmente son macromoléculas de levado peso molecular, compuestas por C, H, O, N, y la mayoría de las veces también por S. Las proteínas, tienen una determinada disposición en el espacio condicionada por la secuencia a.a. (estructura primaria). Esta disposición es consecuencia de las formas de unión (tipo de enlace), que obliga a cada una de ellas a adoptar forma de hélice, de hoja doblada, etc. (estructura secundaria) y determinadas posiciones de fragmentos de la cadena (estructura terciaria). La reagrupación de diversas cadenas para formar una molécula de proteína constituye su estructura cuaternaria.

Los aminoácidos están constituidos por un grupo carboxilo (-COOH), un radical amino (-NH2) unido al carbono que precede al grupo ácido; de aquí el nombre de aminoácido. Los aminoácidos con actividad biológica tienen la siguiente estructura:

R= cadena lateral de composición diversa

Aminoácidos esenciales:

El hígado es un órgano capaz de transaminar, o sea, trasladar un grupo amino de una molécula a otra, gracias a su capacidad enzimática. Por ello, un buen número de aminoácidos se pueden convertir en otros, según las necesidades de síntesis del organismo, a excepción de algunos que le organismo adulto no es capaz de sintetizar. Estos aminoácidos se denominaban esenciales, y su aporte debe realizarse desde el exterior mediante la ingesta de los alimentos. Los aminoácidos esenciales son: Isoleucina, Leucina, Lisina, Fenilalanina, Cisteína, Tirosina, Treonina, Valina, Metionina, y Triptófano. En la infancia es esencial, además de los anteriores, la Histidina, porque en esa etapa el organismo aún no es capaz de sintetizarla, lo que sí hace más adelante.

Aminoácidos no esenciales:

Glicina, Alanina, Serina, Ác. Aspártico, Ác. Glutámico, Prolina, Arginina (este puede ser semi-esencial, en algunas condiciones de estrés fisiológico).

Tabla I: las proteínas por su origen.

Tabla II: Por su estructura

Diagrama 1. Estructura de las proteínas (RI, R2, etc., son los radicales específicos de cada aminoácido. El número de aminoácidos en la caseína de la leche varía de 199 a 209).

Función:

La función principal de las proteínas es de carácter estructural y funcional. Por este motivo, aunque son nutrientes energéticos, un organismo en buen equilibrio nutricional no utiliza para la combustión más que un 20% aprox. de dicha energía.

• Función plástica: las proteínas constituyen el 80% del peso seco de las células.
• Función del control genético: las características hereditarias dependen de las proteínas del núcleo celular.
• Función inmunitaria: los anticuerpos que intervienen en los fenómenos inmunitarios son proteínas.
• Función biorreguladora: las enzimas y algunas hormonas, son de naturaleza proteica.
• Función biorreguladora: las enzimas y algunas hormonas, son de naturaleza proteica.

La determinación del valor nutritivo o “calidad” de una proteína es útil para conocer su capacidad de satisfacer las necesidades de nitrógeno y aminoácidos de un individuo. Hay diversos factores que influyen en el valor nutritivo de una proteína:

• La digestión de las proteínas solubles, como las globulinas, es distinta a la de las insolubles o fibrosas.
• La presencia de antinutrientes, como puede ser los inhibidores de la tripsina y la quimiotripsina, que dificultarían la digestión proteica y por lo tanto la absorción de sus aminoácidos.
• Las modificaciones nutricionales que puedan sufrir las proteínas durante los diversos tratamientos tecnológicos.

Las proteínas contienen 16% de nitrógeno, lo que equivale a decir que 1 gramo de nitrógeno está contenido en 6.25 gramos de proteína.

Parámetros de evaluación del V.N.

Los parámetros más utilizados para esta evaluación son:

• Valor biológico (VB): representa la proporción de nitrógeno absorbido y que es retenido por el organismo para ser utilizado como elemento de crecimiento o de mantenimiento.

• Digestibilidad (D): significa la proporción de nitrógeno que es absorbida.

Este parámetro, junto con el VB, conduce a la utilización neta proteica:

• Utilización neta proteica (UNP); es la proporción de nitrógeno consumido que queda retenido por el organismo. Es el producto del valor biológico por la digestibilidad. El UPN nos permite conocer con exactitud el nitrógeno proteico utilizado realmente. Con este concepto, la proteína de óptima calidad es la que tiene un UPN de 100:

• Relación de eficacia proteica (REP); para conocer el crecimiento se valora el REP más conocido como PER (Protein Efficiency Ratio). Es el aumento de peso corporal dividido entre el peso de proteínas consumidas:

Calidad:

En general, las proteínas de origen animal son de más alto valor biológico que las de origen vegetal, ya que contienen los aminoácidos esenciales en cantidad y proporción más adecuada dentro de la molécula proteica, para la síntesis de proteína humana. Los aminoácidos esenciales que resultan más deficientes respecto a las necesidades del hombre se denominan “aminoácidos limitantes”.

Complementariedad

Las proteínas tienen capacidad de complementarse sí se mezclan proteínas de más alto valor biológico con otras que lo tengan inferior (por ejemplo leche + cereales); la leche tiene proteínas de alto valor biológico y las de los cereales son deficientes en lisina (aminoácido limitante), por lo que la cantidad de lisina de la leche puede subsanar dicho déficit y potenciar las posibilidades de síntesis por parte del organismo humano, siempre que se tomen juntos estos alimentos.

Otra posibilidad consiste en mezclar alimentos que contengan proteínas de bajo valor biológico con distinto aminoácido limitante (por ejemplo: maíz + soya, o arroz + lentejas). Los cereales son deficientes en lisina y las leguminosas lo son en metionina, por lo cual se complementan proteicamente.

Fuentes dietéticas:

Las proteínas contenidas en los alimentos de origen animal tienen un valor biológico más alto que las de origen vegetal. Por ejemplo, 100g de carne contienen aproximadamente 20g de proteínas de un valor biológico del 75%, y ciertas variedades de soya, pueden contener hasta 30g de proteínas por 100 g de grano, pero de un valor biológico del 60%, por lo que su utilización es inferior.

Tabla III. Fuentes dietéticas

7.2 Carbohidratos

Constituyen la mayor fuente de energía en la alimentación humana. Son compuestos orgánicos, formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuya fórmula general es:

En la que n varía entre 3 y muchos miles. Bajo la forma de glucosa, son un sustrato energético privilegiado, ya que puede ser utilizado por todas las células sin excepción. Algunas de ellas, concretamente las cerebrales, en condiciones normales sólo pueden utilizar glucosa.

Imagen 2. Los carbohidratos se concentran principalmente en los cereales.

Clasificación de los carbohidratos

Monosacáridos:

Son aquellos que no pueden ser desdoblados por hidrólisis. Su cadena puede constar de 3, 4, 5, 6, etc., átomos de carbono, se denominan respectivamente, triosas, terrosas, pentosas, hexosas, etc. Los monosacáridos con función aldehído se llaman aldosas y los que tienen función cetonas, cetosas.

• Pentosas. No son considerados una fuente de energía para el organismo humano, aunque sus derivados se encuentran en pequeña cantidad en todas las células animales y vegetales.
  • D-xilosa. Forma parte de las estructuras de los vegetales
  • L-arabinosa. Se encuentra en frutas y raíces.
  • D-ribosa. La hallamos en los ácidos nucleicos y en los nucleótidos del citoplasma.
  • Desoxirribosa. En los ácidos nucleicos de los núcleos celulares.

Hexosas:

– Glucosa o dextrosa o azúcar de caña. Es una aldohexosa presente en el reino vegetal y en la sangre de los animales en una proporción de 1 g/l aproximadamente. Tanto en los alimentos que la contienen como en el cuerpo humano, la glucosa se encuentra en forma dextrogira (D-glucosa). Tiene un sabor dulce y es soluble en el agua. En general, todas las células del organismo pueden utilizarla. Las células cerebrales, medulares y renales, así como los glóbulos rojos en condiciones normales solo pueden utilizar glucosa. La absorción de la glucosa es muy rápida. Las células cerebrales pueden llegar a utilizar cuerpos cetónicos, pero solamente después de un ayuno prolongado.

– Galactosa: Es una aldohexosa, y junto con la glucosa forma la lactosa. Se transporta por la sangre y se encuentra en los cerebrósidos, en los lípidos compuestos del cerebro, así como en los vegetales en forma de galactana. La galactosa es soluble en agua y tiene un sabor azucarado bastante agradable.

– Fructosa o levulosa. Es una cetohexosa. Se encuentra en las frutas y en la miel. Asociada con la glucosa forma la sacarosa. Tiene un sabor azucarado y su velocidad de absorción en mucho más lenta que la glucosa (aprox. En un 40% de la velocidad de absorción de la glucosa)

Oligosacáridos

Son el resultado de la unión de dos a diez moléculas de monosacáridos o de sus derivados, mediante un enlace glucosídico. En cada unión de dos monosacáridos hay pérdida de una molécula de agua.

Disacáridos

Están formados por la unión de dos moléculas de monosacáridos.

• Sacarosa. Es un disacárido muy abundante en la naturaleza, producto de la unión de una molécula de glucosa y una de fructosa. Es el azúcar común obtenido de la caña de azúcar. Se le conoce también con el nombre de sucrosa.
• Lactosa. Es el azúcar de la leche de los mamíferos. Tiene un sabor dulce moderado y es el menos soluble en agua de todos los azúcares comunes. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y una de galactosa, que se desdoblan en el intestino gracias a la acción de una enzima llamada lactasa. Esta enzima es adaptable de manera que un individuo que no consume habitualmente lactosa es incapaz de hidrolizarla por falta de lactasa. Este fenómeno podría explicar algunas de las intolerancias a la leche.

Diagrama 2. Disacáridos  y la unión de moléculas.

• Maltosa. Está formada por dos moléculas de glucosa. Es muy soluble en agua. La maltosa es consecuencia de la hidrólisis enzimática del almidón. En estado libre la encontramos en algunos vegetales, como la cebada.

Polisacáridos

Resultan de la unión de diversos monosacáridos o de sus derivados. Sus moléculas contienen de diez a miles de monosacáridos. Los más importantes para la vida humana son: el almidón, el glucógeno y la celulosa.

Almidón o fécula. Es la gran reserva glucídica de los vegetales, como los cereales, tubérculos y legumbres. Es un polvo blanco que forma unos granos minúsculos insolubles en el agua fría. El grano de almidón suele contener dos polisacáridos derivados de la glucosa; la amilosa y la amilopectina, que es el más importante. El arroz contiene amilosa. El almidón forma un engrudo en agua caliente. Para poder ser hidrolizado en el proceso digestivo que lo convertirá en glucosa, es necesario someterlo a cocción.
Glucógeno. Es la reserva glucídica del animal. Se almacena sobretodo en el hígado y en el músculo. Está formado por moléculas de glucosa. El glucógeno hepático es necesario para mantener el organismo en normo glicemia, mientras que la función principal del glucógeno muscular es la de proporcionar energía para la contracción de las fibras musculares.

• Fibras. Se define como fibra alimentaria, la suma de la lignina y los polisacáridos que no son hidrolizados por las enzimas endógenas del tracto digestivo humano. Esta definición abarca tanto los componentes solubles en el agua como los insolubles en ella. En los alimentos crudos, las membranas celulares de los vegetales proporcionan prácticamente la totalidad de la fibra alimentaria. En los alimentos elaborados puede haber otros polisacáridos que contribuyan al total de fibra alimentaria.
• Celulosa. Es una sustancia de sostén de muchos vegetales. En el hombre, la celulosa no es digerida por los jugos gástricos, por lo que aumenta el volumen fecal.
• Hemicelulosas. Son estructuras no celulósicas compuestas de diversos elementos, como galactosa, manosa, xilosa, etc.
• Pectinas. No se digieren y forman gelatinas (manzana, zanahoria, etc.) En contacto con el oxígeno, tienen propiedades astringentes. Son heteropolisacáridos formados por galactosa, arabinosa y, en menor cantidad, por xilosa, glucosa y ramnosa.
• Gomas. Su estructura no permite la digestión. Tienen la capacidad de formar geles que retienen grana cantidad de agua. Tienen aplicación en patología digestiva.
• Mucílagos. Son polisacáridos que forman las jaleas. Uno de los más interesantes es el agar de las algas, que los japoneses usan como alimento. Se utilizan en la industria cárnica y láctica, principalmente.
• Inulina. Es un polvo blanco soluble en el agua y presente en las raíces y tubérculos de algunas plantas, como la achicoria.

Diagrama 3. Clasificación de los carbohidratos.

Propiedades de los monosacáridos

Su función esencial es la energética, ya que el 50-60% de la energía total de la alimentación debe ser suministrado por los carbohidratos. Son indispensables para la contracción muscular; la glucosa es el azúcar del músculo. Los carbohidratos impiden que las proteínas sean utilizadas como sustancias energéticas. Cuando existe un déficit de carbohidratos se produce la neoglucogénesis a partir de las proteínas, de este modo se obtiene la glucosa necesaria para las funciones del organismo. Los carbohidratos también tienen una función plástica (de constitución) es decir, algunos de ellos forman parte de los tejidos fundamentales del organismo:

• La ribosa y la desoxirribosa entran en la formación de los ácidos nucleicos.
• Los mucopolisacáridos formados por la unión de carbohidratos y proteínas, como son el ácido condroitinsulfúrico, constituyentes del cartílago o el ácido mucoitinsulfúrico, constituyente del mucus o la heparina, presente en muchos tejidos, entre otros.
• Carbohidratos de reserva. Después de la absorción de la glucosa existe un almacenamiento en el hígado (glucógeno hepático) de unos 100g. aproximadamente. También existe una pequeña reserva de glucógeno muscular.

El resto de los carbohidratos se utilizan como energía, y el exceso, si lo hay, es transformado en grasa, bajo forma de triglicéridos, lo que puede ser causa de obesidad.

Fuentes dietéticas

Casi todos los alimentos vegetales, excepto los aceites, contienen carbohidratos en mayor o menor proporción. Los carbohidratos son poco abundantes en los alimentos de origen animal, excepto en la caso de la leche, que contiene de 35 a 40 g de lactosa por litro. Los vegetales, son nuestra fuente principal de carbohidratos:

• Sacarosa, en la caña de azúcar, las verduras y las frutas.
• Fructosa, en la frutas y en la miel.

Almidón, en los cereales, legumbres y tubérculos.

Imagen 3. La miel pertenece a la fuente de carbohidratos naturales.

Índice glucémico

El índice glucémico (IG) es una clasificación de los alimentos basada en la respuesta posprandial de la glucosa sanguínea, comparados con un alimento de referencia. A continuación te presento una tabla de algunos alimentos y su IG.

Tabla IV: Índice glucémico de los alimentos (100g)

7.3 Lípidos

Las grasas son sustancias de composición química extremadamente variable. Tienen la particularidad de ser insolubles en el agua y solubles disolventes orgánicos como éter, cloroformo, etc. En su estructura molecular se encuentran casi exclusivamente C, H y O, aunque existen formas más complejas. Son nutrimentos básicamente energéticos aunque también cumplen otras funciones. Su consumo excesivo puede ocasionar obesidad y se halla relacionado con la génesis de algunas enfermedades, principalmente la ateroesclerosis y sus complicaciones.

Imagen 4. Las grasas cumplen funciones de energía pero el abuso de estas pueden provocar obesidad.

La población del mundo industrializado, occidental, con una capacidad alta y una oferta de alimentos lipídicos importante ingieren a menudo por encima de un 40% del total energético diario en forma de grasas. Esto es perjudicial para la salud, sobre todo si las grasas consumidas son de origen animal. Tanto en los alimentos que las contienen como en el cuerpo humano, el 95% o más de las grasas están en forma de triglicéridos, con sus característicos ácidos grasos.

Estructura y composición

Según su composición química

• Triglicéridos
• Fosfolípidos
• Glucolípidos
• Colesterol y otros esteroides

Según sus propiedades físicas

• Grasas neutras: triglicéridos, colesterol.
• Grasas anfifílicas: fosfolípidos. Tienen la propiedad de orientarse en la superficie de moléculas grandes, en superficies acuosas o en la interface entre dos capas no miscibles. Forman parte de la membrana celular. También se utilizan para estabilizar alimentos líquidos o semilíquidos.

Las grasas líquidas a temperaturas ambiente se denominan aceites y las sólidas, mantecas.

Clasificación

Pueden diferenciarse:

• Grasas de almacenamiento (triglicéridos, principalmente) acumuladas en lugares específicos de animales o vegetales. Son una fuente energética importante, ya en los alimentos que las contienen, ya como reserva en el organismo.
• Grasas estructurales (fosfolípidos, colesterol), que forman parte de la estructura de las membranas celulares y de ciertos órganos, como el cerebro

Triglicéridos

Los triglicéridos constituyen la forma química principal de almacenamiento de las grasas. Tanto en los alimentos como en el organismo humano. Están formados por la unión del propanotriol o glicerol con tres ácidos grasos.

Los ácidos grasos de los triglicéridos son liberados a la luz intestinal en el proceso de la digestión.

Ácidos grasos

Los ácidos grasos forman y caracterizan a los triglicéridos. Están constituidos por una cadena alifática (abierta, lineal) con un número, en general par, de átomos de carbono, entre 4 y 22. El radical –COOH les confiere el carácter químico de ácido orgánico, débil, pero que les permite unirse químicamente a otros grupos, como a los
–OH del glicerol, por ejemplo.

Nomenclatura y tipos de ácidos grasos

Muchos ácidos grasos tienen un nombre común consagrado por el uso, además de su nombre químico. Así el ácido graso monocarboxílico (o con un solo grupo ácido–COOH, como la mayoría) de 16 átomos de carbono, se denomina ácido palmítico o hexadecanoico. De modo abreviado, puede formularse así: CH3– (CH2)14 –COOH. Según la longitud de su cadena, los ácidos grasos pueden ser de cadena corta (4 a 6 átomos de carbono), de cadena media (8 a 10 átomos de carbono) o de cadena larga (12 o más átomos de carbono). La longitud de la cadena determina algunas propiedades metabólicas del ácido graso, así como su punto de fusión. Así el ácido láurico (C12) funde a 44ºC, el palmítico (C16) a 63ºC y el aráquico (C20) a 75ºC. La presencia de dobles enlaces disminuye, asimismo, el punto de fusión de una grasa, para fabricar margarina a partir de aceites de semillas con muchos dobles enlaces, deben saturarse una parte de los mismos, para transformar el producto en semisólido (grasas trans).

Ácidos grasos saturados e insaturados

En muchos ácidos grasos, los átomos de carbono están unidos por enlaces sencillos, bien a los carbonos contiguos, o bien a átomos de hidrógeno. No poseen dobles enlaces; son los grasos saturados (por ej. Ác. Palmítico). En otros en cambio, dos átomos de carbono contiguos están unidos por un doble enlace: se denominan ácidos grasos insaturados. Si en su molécula existe solo un doble enlace, se llaman mono insaturados. Si existen dos o más, poliinsaturados. Y para indicar a qué altura de la molécula se encuentra el primer doble enlace, se antepone la letra n (o la w) a un número que indica el carbono donde se encuentra. Así por ejemplo, el ácido oleico, característico del aceite de oliva, cuya fórmula desarrollada es:

Se expresa de modo abreviado así: C18:1;n-9 se requiere resaltar que se trata de un ácido graso con 18 átomos de carbono. Monoinsaturado y que su doble enlace empieza en el carbono 9. El ácido graso poliinsaturado más característico es el linoleico, que posee dos dobles enlaces:

Su fórmula abreviada es, C_{18:2; n-6*} Este ácido graso es especialmente abundante en los aceites de semillas (girasol, maíz, etc.). En los triglicéridos que forman la grasa del pescado existe un porcentaje de ácidos grasos poliinsaturados característicos, con 5 o 6 dobles enlaces, el primero de los cuales empieza en el carbono 3: son los ácidos:

• • Eicosapentanoico C_20:5;w-3 (EPA)
  • Docosahexanoico C_22:6;w-6 (DHA)

Poseen una propiedades biológicas interesantes, que se atribuyen a la presencia de este doble enlace, incluso se ha extendido la utilización “omega 3”. Por lo general, los ácidos grasos saturados abundan en los lípidos de origen animal (terrestre) y los insaturados, en cambio en los de origen vegetal. Por otro lado, la ingestión desequilibrada a favor de los ácidos grasos saturados se halla estrechamente relacionada con la aparición de enfermedades circulatorias (ateroesclerosis, ateroma y sus complicaciones: infarto al miocardio). Los ácidos grasos en cambio, tienen un papel protector. Lo importante es la relación I/S, o sea la totalidad de los ácidos grasos insaturados dividida entre la de los ácidos grasos saturados.

Estereoisomeria cis o trans

Los ácidos grasos insaturados se encuentran en la naturaleza, en general, en forma cis. Así sucede con los ácidos linoleico, oleico y araquidónico, entre otros. Pero por acción de agentes físicos (calor, principalmente) puede producirse una isomerización estereoquímica, pasando el ácido graso a trans. En este último caso, la molécula es más lineal, y las secciones de la misma molécula, a partir del doble enlace, se encuentran en lados opuestos. Esto no ocurre en las formas cis.

Las formas trans de los ácidos grasos insaturados no se comportan bioquímicamente como las cis, perdiendo las propiedades fisiológicas y los beneficios.

Ácidos grasos esenciales (AGE)

Los lípidos no son estrictamente necesarios como nutrientes, a excepción de los AGE. Estos son ácidos grasos poliinsaturados no sintetizados por el organismo humano. Se consideran esenciales, los ácidos grasos linoleico, linolénico y araquidónico. El ácido linoleico (C_{18:2; n-6}) es el ácido graso esencial por excelencia. Tiene importantes funciones metabólicas, entre las que destaca su intervención en la síntesis de prostaglandinas. Abunda en los aceites de semilla (maíz, girasol, soya) y en otros alimentos vegetales. Muy poco en alimentos de origen animal.

Imagen 5. Los lípidos tienen funciones metabólicas.

A partir del linoleico puede formarse ácido araquidónico (C_{20:4; n-6}), por lo que este último no es esencial siempre que exista suficiente del primero. El ácido alfa linolénico (C_{18:3; n-3}), es imprescindible para la formación de estructuras celulares del sistema nervioso, aparte de otras funciones. A partir del mismo pueden formarse los ácidos grasos omega 3, característicos del pescado azul. Las necesidades mínimas de AGE, referidas de ácido linoleico, oscilan de 3 a 5 g por día, o alrededor del 2% del total calórico diario, aunque la ingesta recomendada es de 15 a 25 g por día sin sobrepasar el 10% del total energético.

Fosfolípidos

Son lípidos que tienen en común ser diésteres del ácido fosfórico. Aunque son sustancias de gran importancia metabólica, no son nutrientes esenciales. Destacamos la lecitina (o fosfatidil colina), el inositol y la etanolamina. En su estructura química se halla ácidos grasos. Forman parte de la estructura lípida de las membranas celulares así como de las lipoproteínas circulantes por la sangre. Se encuentran tanto en alimentos de origen animal (yema de huevo) como vegetal (soya). En algunos animales de experimentación, el déficit de colina puede producir anomalías en diversos órganos, pero no ha podido demostrarse en el ser humano, donde la síntesis hepática se admite suficiente. Los suplementos de colina y lecitina son ciertamente de muy dudosos beneficios.

Glucolípidos

Son importantes componentes de las membranas celulares y de algunas estructuras del sistema nervioso. Como los cerebrósidos y los gangliósidos, que contienen esfingosina, unida a monosacáridos (hexosas) y ácidos grasos. No son nutrientes esenciales, y se cree que su futuro en la alimentación humana no es importante.

Colesterol

El colesterol es un lípido de estructura completamente distinta a la de los descritos anteriormente. Químicamente es un derivado del ciclopentano-perhidro-fenantreno. El grupo OH que posee en el carbono 3 le permite formar ésteres con los ácidos grasos. Esta es la forma principal en que se encuentra en el organismo.

Imagen 6. La estructura química del colesterol.

El colesterol es uno de los diversos esteroles que se hallan en los alimentos de origen animal. Los de origen vegetal pueden contener fitoesteroles, químicamente parecidos, pero de propiedades metabólicas muy distintas. Las funciones fisiológicas del colesterol son múltiples. Es un precursor de las hormonas esteroideas, sintetizadas por las glándulas suprarrenales y por las gónadas (testículos y ovarios). Forma un precursor de la vitamina D, el 7-dehidrocolesterol, el cual una vez en el tejido subcutáneo se transforma en vitamina D tras la exposición a los rayos ultravioleta.

Forma también parte de estructuras celulares, como las membranas. No es un nutriente esencial, pues es sintetizado por el hígado (colesterol endógeno). El colesterol se halla en el plasma humano, circulando con las diversas lipoproteínas. Sus valores excesivamente elevados se han correlacionado muy claramente con la enfermedad ateroesclerosis, ya que origina y alimenta la enfermedad de las arterias. El infarto al miocardio y la angina de pecho, son dos complicaciones muy graves de esta enfermedad en las arterias del músculo cardíaco.

Por ello es lógico, prevenir la aparición de hipercolesterolemia, o tratarla si ya existe. Los factores dietéticos que influyen en el valor del colesterol en el plasma son el colesterol alimentario (o exógeno), los ácidos grasos saturados y probablemente el excesivo consumo de grasas. Los ácidos grasos en cambio, tienen una acción opuesta, siempre que formen parte de una alimentación equilibrada. Todos los alimentos de origen animal contienen colesterol. Algunos en concentraciones elevadas (yema de huevo, vísceras); otros, en cantidades medias (carne de ternera) o incluso bajas (leche entera). No lo contienen en cambio, los vegetales (aceites, frutos secos grasos, leguminosas, etc.).

Imagen 7. Concentraciones elevadas del colesterol se encuentra en la yemas de huevo.

Función:

Las grasas son nutrientes altamente energéticos. Ésta es su función más importante. Ya se ha mencionado el papel estructural de algunos fosfolípidos y que el colesterol (endógeno o exógeno) es precursor de hormonas y de la vitamina D. A través de las grasas deben aportarse los AGE y absorberse las vitaminas liposolubles. Las grasas proporcionan una mayor sensación de saciedad que los otros principios inmediatos. A pesar de la moderación recomendada en su consumo, las grasas vuelven más apetecibles y sabrosos muchos platos, mejorando la textura de las carnes y de otros alimentos.

Ingesta recomendada:

Aparte de las necesidades de AGE ya expuestas, las grasas son necesarias para la transportar y absorber las vitaminas liposolubles. Se precisan de 15 a 20 g diarios como mínimo, y debe aportar del 20-25% del total de la energía diaria. Se recomienda también, que la relación entre los ácidos grasos saturados (S), monoinsaturados (M) y poliinsaturados (P) guarde una cierta proporción:

• S = 10% valor total energético (VET)
• P = 5 -10% VET
• M = 10-12% VET

Esto implica reducir el consumo de grasas de origen animal manteniendo o aumentando las de origen vegetal. Y la recomendación para colesterol es de 300 mg/día en dieta y valor en sangre de 200 mg/dl.

Fuentes dietéticas

Las grasas se encuentran en diversos alimentos, de distinto origen y en diferentes concentraciones.

Grasas de origen animal

Alimentos con un elevado porcentaje lipídico son los preparados a base de grasa de res o cerdo (manteca, tocino), así como la mantequilla o la nata, emulsiones de la grasa láctea. La grasa visible de la carne contiene un 70% o más de grasas. Pero existen también lípidos en forma invisible en muchos alimentos: yema de huevo, carne magra, leche, pescado. En algunos de ellos como las carnes de cerdo o de cordero y ciertas partes de la ternera, esta grasa no visible puede llegar al 25-30% del total del alimento. En las grasas de origen animal abundan las saturadas sobre el mono o el poliinsaturadas, a excepción de las del pescado.

Imagen 8. Los alimentos preparados a base de carnes abundan grasas mono y poliisaturadas.

Grasas de origen vegetal

Sus fuentes más importantes son los aceites (de oliva, de semillas), grasas puras en estado líquido. Los frutos secos (cacahuates, almendras, nueces, etc.) contienen un 50-60% de grasas. Algunos frutos tropicales, como el aguacate y el coco son ricos en lípidos.

En la composición de estas grasas predominan los ácidos insaturados. Así el ácido oleico en el aceite de oliva, o el ácido linoléico en los aceites de girasol, soya o maíz.

Tabla V: Porcentaje de grasa de distinto alimentos

7.4 Ácidos nucleicos

Ácidos nucleicos, moléculas muy complejas que producen las células vivas y los virus. Reciben este nombre porque fueron aisladas por primera vez del núcleo de células vivas. Sin embargo, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas.

El modo en que los ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de algunas de las más prometedoras e intensas investigaciones actuales. Los ácidos nucleicos son las sustancias fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales. Los investigadores han aceptado que el origen del código genético que portan estas moléculas es muy cercano en el tiempo al origen de la vida en la Tierra. Los bioquímicos han conseguido descifrarlo, es decir, determinar la forma en que la secuencia de los ácidos nucleicos dicta la estructura de las proteínas.

Las dos clases de ácidos nucleicos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Su peso molecular es del orden de millones. A las cadenas se les unen una gran cantidad de moléculas más pequeñas (grupos laterales) de cuatro tipos diferentes. La secuencia de estas moléculas a lo largo de la cadena determina el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia.

Imagen 9. La la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal.

Todas las células vivas codifican el material genético en forma de ADN. Las células bacterianas pueden tener una sola cadena de ADN, pero esta cadena contiene toda la información necesaria para que la célula produzca unos descendientes iguales a ella. En las células de los mamíferos las cadenas de ADN están agrupadas formando cromosomas. En resumen, la estructura de una molécula de ADN, o de una combinación de moléculas de ADN, determina la forma y la función de la descendencia.

Algunos virus, llamados retrovirus, sólo contienen ARN en lugar de ADN, pero los virus no suelen considerarse verdaderos organismos vivos. La investigación pionera que reveló la estructura general del ADN fue llevada a cabo por los biofísicos británicos Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin, y por el bioquímico estadounidense James Watson. Utilizando una fotografía de una difracción de rayos X de la molécula de ADN obtenida por Wilkins en 1951, Watson y Crick elaboraron un modelo de la molécula de ADN, que fue completado en 1953.

La estructura del ARN fue descrita por el científico español Severo Ochoa y por el bioquímico estadounidense Arthur Kornberg. Ambos sintetizaron ADN a partir de distintas sustancias. Este ADN tenía una estructura similar a la del ADN natural, pero no era biológicamente activo. Sin embargo, en 1967 junto con un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) consiguieron sintetizar ADN biológicamente activo a partir de reactivos muy sencillos.

Ciertos tipos de ARN tienen una función diferente de la del ADN. Toman parte en la síntesis de las proteínas que una célula produce. Esto es muy interesante para los virólogos, puesto que muchos virus se reproducen obligando a las células huésped a sintetizar más virus. El virus inyecta su propio ARN en el interior de la célula huésped, y ésta obedece el código del ARN invasor en lugar de obedecer al suyo propio. De este modo, la célula produce proteínas que son, de hecho, víricas en lugar de las proteínas necesarias para el funcionamiento celular. La célula huésped es destruida y los virus recién formados son libres para inyectar su ARN en otras células huésped.

Se ha determinado la estructura y la función en la síntesis de proteínas de dos tipos de ARN. El químico indio nacionalizado estadounidense Har Gobind Khorana ha realizado importantes investigaciones sobre la interpretación del código genético y su papel en la síntesis de proteínas. En 1970 realizó la primera síntesis completa de un gen y repitió su logro en 1973. Desde entonces se ha sintetizado un tipo de ARN y se ha demostrado que en algunos casos el ARN puede funcionar como un verdadero catalizador.

7.5 Vitaminas

Las vitaminas son sustancias orgánicas que no participan en la construcción de las células, pero que son consideradas nutrimentos, ello se debe a que el organismo humano las precisa en pequeñas cantidades para así poder aprovechar otros nutrientes, a veces participando en reacciones metabólicas específicas, otras como metabolito esencial y otras como coenzima.

Características:

• Se destaca su esencialidad, dado que el organismo en general es incapaz de sintetizarlas y, si lo hace, no es suficiente para cubrir sus necesidades.
• Son compuestos orgánicos, sin relación estructural entre sí, que difieren en su acción fisiológica pero se estudian conjuntamente, ya que todas tienen algún papel metabólico específico.
• No generan energía.
• Están presentes en los alimentos, por lo que normalmente la ingesta diaria las incluye.
• Las carencias e incluso las deficiencias, en vitaminas originan trastornos y patologías denominadas avitaminosis.

Imagen 10. Las vitaminas están en alimentos, por lo que normalmente la ingesta diaria las incluye.

Clasificación

De acuerdo con su solubilidad en agua o en grasas, las vitaminas se han dividido normalmente en hidrosolubles y liposolubles. En cuanto a su forma de actuación es sabido que las vitaminas del grupo B lo hacen en general como coenzimas, en cambio la vitamina C y la vitamina E ejercen funciones más generales, mientras que alguna liposoluble como la vitamina D, reúne los requisitos necesarios para ser considerada una hormona.

Vitaminas hidrosolubles

Tiamina (Vitamina _B1)

• Función. Forma parte de enzimas que participan en reacciones esenciales del metabolismo de los hidratos de carbono, concretamente de la descarboxilación del ácido pirúvico y en el metabolismo de la glucosa por la vía de las pentosas.
• Fuentes alimentarias. Se encuentra en cantidades importantes en los siguientes alimentos: cereales completos (harinas y granos), leguminosas, levaduras y carnes en general. También, pero en cantidades inferiores, en otros alimentos, como la leche y las verduras.
• Deficiencias. Una carencia importante y duradera produce una enfermedad denominada Beri-beri, que afecta el sistema nervioso periférico y el sistema cardiovascular (debilidad muscular, pérdida de reflejos en las rodillas, tobillos y muñecas, parálisis periférica, problemas de sensibilidad, confusión mental e insuficiencia cardiaca). En común hablar de subcarencias, que pueden dar lugar a trastornos más o menos importantes, como puede ser: astenia, pérdida de peso o anorexia con trastornos digestivos. Problemas psíquicos severos como: estados depresivos, manifestaciones de irritabilidad, dificultades de concentración y problemas de memoria, entre otros.

Riboflavina (Vitamina B₂)

• Función. Forma parte de coenzimas como el FAD (Flavin Adenin Dinucleótido), constituyendo eslabones en la cadena respiratoria celular, en el metabolismo energético.
• Fuentes alimentarias. Se encuentra en los siguientes alimentos: levaduras de panadería (extracto seco), hígado de animales, huevos de gallina, leche y sus derivados y, en poca cantidad, en frutas y verduras.
• Deficiencias. Lesiones de las mucosas y de la piel, fotofobia, vascularización de la córnea y trastornos oculares en general. El conjunto de síntomas se denomina arriboflavinosis. Las subcarencias dan lugar a alguno de los trastornos descritos con diferente intensidad.

Niacina (ácido nicotínico – nicotinamida, Vitamina B₃ o facto PP)

• Función. Participa en la síntesis (anabolismo) y en la degradación (catabolismo) de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos a través de dos coenzimas, el NAD (nicotinamida adenín dinucleótido) y el NADP (nicotinamida adenín dinucleótido fosfato).
• Fuentes alimentarias. Esta vitamina está contenida en numerosos alimentos, a excepción de las grasas, Existe en cantidades particularmente importantes en las vísceras, carnes, pescados, leguminosas y cereales completos.
• Deficiencias. Una carencia importante origina el síndrome de las 3 D y conocido como pelagra: dermatitis, diarrea y demencia (confusión mental). También puede producir glositis, irritabilidad, etc. La gravedad de estas afecciones es variable en cada persona. Se han descrito periodos preclínicos en los que aparecen síntomas no característicos, como: astenia, anorexia, pérdida de peso, vértigos, cefaleas, todo ello acompañado de tendencias depresivas.

Ácido pantoténico (Vitamina B₅)

• Función. El ácido pantoténico es uno de los constituyentes esenciales de la coenzima A. Imprescindible para que ciertos carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos entren en el ciclo del ácido cítrico.
• Fuentes alimentarias. Casi todos los alimentos, tanto de origen animal como vegetal, contienen esta vitamina; de ahí su nombre (en griego paintos significa por todas partes). En especial está contenida en las levaduras de cerveza, en las vísceras y en la yema de huevo y, muy especialmente en la jalea real.
• Deficiencias. El déficit alimentario no existe, aunque el ácido pantoténico es utilizado empíricamente en el tratamiento de escaras varicosas, afecciones otorrinolaringológicas, etc.

Piridoxina (Vitamina B)

• Función. Es una coenzima de muchas enzimas que participan en el metabolismo de los aminoácidos. Es indispensable también en la transformación del triptófano (aminoácido esencial) en ácido nicotínico.
• Fuentes alimentarias. Se halla en distintas formas: piridoxina o piridoxol, piridoxial y piridoxamina. Principalmente se encuentra en las levaduras secas, en los cereales completos, en el hígado, en cacahuates y otras frutas grasas, y en menor cantidad en alguna fruta como el plátano.
• Deficiencias. Dermatitis seborreica, glositis, estomatitis angular (fisuras en las comisuras de los labios). En niños puede producir convulsiones y dar lugar a un encefalograma normal.

Imagen 11. Vitamina B encuentra en las levaduras secas, en los cereales completos, en el hígado, en cacahuates.

Biotina (Vitamina B₈ o Vitamina H)

• Función. Es un factor de crecimiento presente en todas las células vivas. Se denomina también coenzima R, y su acción metabólica es debida a su capacidad de fijar dióxido de carbono cuando va ligado a una enzima, permitiendo la carboxilación de cualquier molécula.
• Fuentes alimentarias. Se encuentra sobre todo en el hígado, en el huevo, en los riñones y en las levaduras, y en menor cantidad en muchísimos alimentos.
• Deficiencias. No existen carencias en el hombre. Se ha propuesto su uso para ciertas afecciones cutáneas y de las mucosas.

Ácido fólico (Vitamina B₉ o folacina)

• Función. Actúa como cofactor de enzimas que participan en el metabolismo de aminoácidos, purinas y ácidos nucleicos.
• Fuentes alimentarias. Se encuentra como ácido fólico o como folatos, especialmente en el hígado de animales y en los vegetales de hoja.
• Deficiencias. Trastornos digestivos, diarreas y anemia megaloblástica. Estos trastornos pueden ser más o menos graves. La sintomatología digestiva es parecida a la que acompaña a las hipovitaminosis del grupo B. En el embarazo pueden observarse accidentes hemorrágicos y anomalías fetales que coinciden con el descenso de la tasa plasmática de ácido fólico.

Cianocobalamina (Vitamina B₁₂)

• Función. Esencial para la síntesis de ADN y a su vez necesaria para la maduración de los eritrocitos. Las cobalaminas, para poder absorberse, deben unirse al factor intrínseco segregado en el estómago.
• Fuentes alimentarias. Esta vitamina sólo se encuentra en alimentos de origen animal, especialmente la carne y las vísceras. No se encuentra en los alimentos vegetales. El hígado es capaz de almacenar vitamina B12 suficiente para largos períodos de tiempo.
• Deficiencias. Posibilidad de problemas de absorción y anemia ligada a la falta de factor intrínseco (es un tipo de anemia megaloblástica). Se pueden definir tres síndromes: uno anémico, otro digestivo y otro neurológico.

Ácido Ascórbico (Vitamina C)

• Función. Actúa sobre todo como transportador de hidrógeno, por lo que desempeña un papel importante en el metabolismo celular. También se le atribuye una función de protección de las mucosas.
• Fuentes alimentarias. Todas las frutas y verduras contienen vitamina C, aunque las cantidades más importantes se encuentran especialmente en los cítricos (naranjas, limones, mandarinas y toronjas). Esta vitamina se oxida fácilmente por lo que los alimentos que la contienen deben protegerse de los agentes capaces de destruirla.
• Deficiencias. El más importante es el escorbuto: encías rojas, hinchadas y sangrantes. Hemorragias subcutáneas, hinchazón de las articulaciones y mala cicatrización de las heridas.

Imagen 12.  La vitamina C se encuentra principalmente en todos los cítricos.

Vitaminas liposolubles

Retinol (Vitamina A)

• Función. Participa en los mecanismos que permiten el crecimiento y la reproducción, también en el mantenimiento de los tejidos epiteliales y de la visión normal. Los carotenoides (especialmente el beta-caroteno) son sustancias que actúan como provitamina A y ayudan a cubrir las necesidades de Vitamina A.
• Fuentes alimentarias. Esta sustancia vitamínica es un aceite que se almacena en las grasas animales. La encontraremos en la leche, mantequilla, yema de huevo, hígado de mamíferos y aves, y también de animales marinos y pescados grasos. En los alimentos vegetales se encuentran los carotenoides (a, b, g…); de entre ellos destacan los b-carotenos por su capacidad de transformarse en vitamina A. Tanto el retinol, como los b-carotenos aseguran el aporte de la vitamina A al individuo a través de los alimentos.
• Deficiencias. Los trastornos más frecuentes son oculares, cutáneos, de las mucosas y de permeabilidad de las membranas.
• Toxicidad. Se han dado casos de intoxicación por dosis masivas, pueden producir: anorexia, pérdida de peso, náuseas, vómitos, etc.

Ergocalciferol (Vitamina D₂) y Cole-calciferol (Vitamina D₃)

• Función. Actúa como una hormona junto con otras dos, la hormona paratiroidea y la calcitonina, regulando el metabolismo del calcio y del fósforo.
• Fuentes alimentarias. Contienen esta sustancia los aceites de hígado de pescado, la leche entera y las grasas de la leche, como la mantequilla, la crema y nata. También se obtiene mediante la acción de los rayos ultravioleta sobre el tejido celular subcutáneo, que contribuye a que esta vitamina pueda sintetizarse en la piel.
• Deficiencias. Raquitismo en el niño y osteomalacia en el adulto.
• Toxicidad. Una hipervitaminosis puede producir hipercalcemia y nefrocalcinosis.

Tocoferol (Vitamina E)

• Función. Actúa primordialmente como antioxidante, protegiendo de la oxidación a los ácidos grasos esenciales. También desempeña un papel importante en el mantenimiento de la permeabilidad de las membranas celulares.
• Fuentes alimentarias. Aceites de frutos y semillas, germen de cebada y la yema de huevo.
• Deficiencias. Lesiones renales y del aparato genital. En animales se ha comprobado que su carencia provoca esterilidad.

Vitamina K

• Función. Los compuestos con actividad vitamínica K son esenciales para la formación de protrombina, y también para la síntesis hepática de varios factores proteicos que participan en el proceso de coagulación sanguínea.
• Fuentes alimentarias. Se sabe que una pequeña cantidad se halla en las verduras de hoja, tomates, coles y algunas frutas. Otra fuente importante de vitamina K es la flora bacteriana intestinal. Sin embargo, no sé con certeza en qué medida se utilizan estas sustancias sintetizadas por los microorganismos citados.
• Deficiencias. Aunque la vitamina K también es necesaria para la biosíntesis de algunas proteínas presentes en el plasma, hueso y riñón, la coagulación deficiente trastornos hemorrágicos son el único signo importante de deficiencia de esta vitamina. Estos trastornos se deben en su mayoría a la malabsorción más que a un déficit alimentario.

Factores que influyen en la utilización de las vitaminas

• La cocción a que son sometidos los alimentos conlleva la pérdida de la mayor parte de las vitaminas hidrosolubles (C, grupo B, niacina), aunque cabe destacar la relación de la temperatura/tiempo en este sentido. Las temperaturas altas perjudican a las vitaminas termosensibles en función del tiempo que se mantienen. Si el aumento de temperatura se produce durante un periodo corto de tiempo muy breve, el porcentaje de pérdida vitamínica es menor.

Imagen 13. Los alimentos cocinados pierden sus propiedades de las vitaminas insolubles.

• Otro factor físico que puede afectar a las vitaminas es la luz. Concretamente, las vitaminas B2 y B6 son fotosensibles, de modo que los alimentos que las contienen deben protegerse de la luz (envases de cristal ámbar, plástico opacos, etc.) El aire contiene O2, que provoca oxidación de vitaminas tales como la C, A y niacina. También la acidez o alcanilidad del medio son factores físicos que pueden influir en la conservación o pérdida vitamínica.

Tabla VI: IDR E de vitaminas para adultos y adultos mayores en México

Tabla VII: IDR e IDS de vitaminas para niños, adolecentes, lactantes y embarazadas en México

7.6 Minerales

Las sales minerales son pequeñas partículas de distintos minerales necesarias para nuestro organismo que se encuentran dentro de los micronutrimentos. Las sales minerales, al igual que las vitaminas, tienen una función plástica para el cuerpo humano (reparan y mantienen la piel y los tejidos de los órganos).

Calcio (Ca)

• Función. Se encuentra en los huesos y dientes. El 99% del total lo contienen los huesos, en los que se encuentra de forma de sal, la hidroxiapatita, que les confiere su dureza. Su regulación, así como la absorción intestinal, el depósito en el tejido óseo y la eliminación por vía urinaria dependen de la vitamina D₃, de la parathormona (y otras hormonas) y del fósforo. Existe con éste último un cierto equilibrio antagónico, produciéndose aumentos de uno ante los descensos del otro.
• Absorción, metabolismo, eliminación. El calcio de los alimentos se absorbe en la parte alta del intestino delgado (duodeno, yeyuno proximal) Se absorbe de un 10-40 % del total ingerido, eliminándose el resto por las heces. Facilitan la absorción de calcio la lactosa, las proteínas y la vitamina D₃. Dificulta la absorción la presencia de oxalatos o fitatos, que forman con el Ca sales insolubles. También el exceso de fosfatos. Los fitatos se encuentran en el salvado de trigo y en el tegumento de otros cereales. Los oxalatos, están presentes en las acelgas, espinacas y otras verduras. El tejido óseo degrada y elimina sales cálcicas continuamente, por lo que es necesario el calcio que proporciona diariamente la alimentación. Además del calcio no absorbido eliminado por heces, el organismo elimina una parte por la orina y algo por el sudor. Asimismo, aún en el caso de una dieta sin calcio, el intestino elimina cierta cantidad diaria.
• Recomendaciones. Las necesidades de Ca aumentan en las épocas de crecimiento de los niños y adolescentes, así como en las embarazadas, que deben mineralizar el esqueleto del feto; también en la mujer lactante, hay una necesidad mayor de Calcio.
• Deficiencia. La consecuencia de una ingesta baja en calcio mantenida durante mucho tiempo es la desmineralización ósea, verdadera descalcificación que vuelve frágil al hueso (osteoporosis). En los niños se compromete el crecimiento óseo, aunque el trastorno característico es el raquitismo por déficit de vitamina D. La osteoporosis es un problema de salud de importancia creciente, tanto por afectar a mujeres posmenopáusicas como a personas de ambos sexos mayores de 65 años. La fragilidad ósea que conlleva es la causa de fracturas de cuello de fémur, radio, cúbito y cuerpos vertebrales, entre otras. Las causas de osteoporosis son múltiples: hormonales (déficit de estrógenos), falta de ejercicio físico, la misma edad avanzada y el aporte insuficiente de calcio durante varios años. Por lo que se recomienda una ingestión suficiente no sólo durante la época de crecimiento, también en la edad adulta y la vejez.
• Fuentes alimentarias. La leche es la fuente principal de Ca. Un vaso de 200 ml proporciona unos 250 mg. Igualmente son el queso, el yogurt y otras leches fermentadas. No así la mantequilla. La leche descremada contiene el mismo porcentaje que la entera. Los frutos secos grasos (avellanas, nueces, etc.) y las legumbres son también una fuente importante de calcio, aunque su nivel reabsorción sea mucho menor que en los productos lácteos. Las carnes y pescados, así como las verduras y frutas, contienen cantidades discretas. El agua potable, aún en el caso de ser rica en sales cálcicas, proporciona apenas unas decenas de mg al día.

Imagen 14. La leche es la principal fuente de calcio.

Fósforo (P)

• Función. El organismo de un adulto contiene entre 600 y 900 mg de fósforo, la mayor parte se encuentra junto al calcio, formando parte de la estructura inorgánica de los huesos. En cantidades menores, aunque muy importantes funcionalmente, el fósforo forma parte del trifosfato de adenosina (ATP), una de las principales reservas energéticas del organismo, así como de los fosfolípidos, de los ácidos nucleicos, las fosfoproteínas y varias enzimas y metabolitos intermediarios. La concentración en plasma es de 2.5 a 4.5 por 100 ml.
• Absorción, metabolismo, eliminación. Alrededor del 70% del fósforo ingerido con los alimentos se absorben en la parte superior del intestino delgado. Se elimina por vía renal: el riñón sano no tiene dificultad en excretar el exceso de fosfatos para mantener así el equilibrio preciso. Este control es efectuado, en gran parte, por la parathormona. No debe olvidarse que existe un cierto antagonismo con el calcio. En caso de enfermedad renal, se pierde la capacidad de eliminar por la orina el exceso de fósforo ingerido. Aumenta entonces su concentración en la sangre que en caso de no corregirse, puede ser el inicio de una osteoartropatía renal.
• Recomendaciones. No se han descrito carencias por lo que resulta inútil un suplemento.
• Fuentes alimentarias. El fósforo abunda en casi todo tipo de alimentos, principalmente en los ricos en proteínas, como carnes, pescados, leche, leguminosas, etc.

Magnesio (Mg)

• Función. El magnesio se encuentra en el interior de las células, donde cumple funciones de activador de varias enzimas, como la cocarboxilasa, las fosfatasas, la Coenzima A y muchas otras. Intervienen también en la transmisión del impulso nervioso en la placa motora. El magnesio interviene íntimamente en las acciones de la parathormona y de la vitamina D₃ en el hueso. Las interacciones hormonales y minerales del metabolismo óseo son complejas.
• Absorción, metabolismo, eliminación. El magnesio de absorbe en el intestino delgado, aunque alrededor de las dos terceras partes del ingerido se eliminan por las heces. Las sales concentradas (cloruro o sulfato de magnesio) actúan como laxantes. Por la orina se elimina la cantidad necesaria para mantener la concentración plasmática normal (1.4 a 2.4 mg/100 ml). En caso de insuficiencia renal grave puede producirse una peligrosa hipermagnesemia.
• Recomendaciones. La alimentación habitual en nuestro medio proporciona de 250 a 400 mg al día, por ello no se ha aprobado el uso de suplementos, ya que no se han reportado beneficios.
• Deficiencia. No se conocen cuadros clínicos por una ingestión pobre de magnesio en individuos sanos. En individuos alcohólicos, en portadores de fístulas entero-cutáneas, con resecciones intestinales amplias y enfermedades inflamatorias de larga evolución, se han reportado síntomas como: debilidad muscular, depresión, vértigo, tetania, las cuales cedían con la administración de sales de magnesio.
• Fuentes alimentarias. Abunda en numerosas verduras y hortalizas, las legumbres son una fuente importante. Las frutas y la leche contienen menos. En las carnes, se encuentra en bastante cantidad, procedente de los pastos o de los granos con que se suele alimentar a las terneras, pollos, reses, etc.

Azufre (S)

• Las células contienen azufre principalmente bajo la forma de los dos aminoácidos esenciales: metionina y cisteína. La heparina va unida a grupos sulfato, y la molécula de insulina contiene dos átomos puente de S. Algunos metabolitos están en forma de sulfato. Varios sistemas enzimáticos (coenzima A, glutatión) contienen o se activan con los grupos sulfhídrilo SH. En el cartílago y en la piel se encuentra en cantidades relativamente elevadas. El organismo necesita el aporte de azufre en la forma de los dos aminoácidos mencionados. Su degradación proporciona el sustrato para la formación de otros compuestos azufrados.

Hierro (Fe)

• Función. El hierro es necesario para la formación de hemoglobina. Cada molécula de esta contiene un átomo de hierro. La mioglobina muscular tiene una estructura química parecida. Se le llama hierro hemínico. Los citocromos de la cadena oxidativa celular, la catalasa hepática y algunas otras enzimas más contienen una pequeña cantidad de este elemento.
• Absorción, metabolismo, eliminación. Diariamente una persona adulta pierde alrededor de 1 mg de Fe, a través de la descamación de los distintos epitelios, mucosa, faneras y orina. La mujer tiene a través de la menstruación unas pérdidas algo mayores, variables, unos 28 mg de Fe por período, está la causa principal de que la carencia de Fe se presente durante la edad fértil de la mujer. La cantidad de Fe absorbida es solo una pequeña fracción del total ingerido. Este porcentaje oscila entre el 20% (carnes) y el 5% o menos (espinacas, frutas y otros vegetales). En la carne se encuentra en forma hemínica, el cual es más absorbible. La fibra y los oxalatos presentes en algunos vegetales dificultan su absorción. La absorción de Fe es un proceso activo y limitado, que precisa, en primer lugar el paso del ión férrico a ferroso. Este se combina con la pared intestinal (duodeno, yeyuno proximal) con una proteína transportadora llamada poproteína con la cual atraviesa la mucosa digestiva. Una vez en sangre circula unido a otra proteína llamada transferían. Se almacena principalmente en el hígado, bazo, y la médula ósea como un complejo hierro-proteína, la ferritina, que constituye la reserva del metal en el organismo. Para la formación constante de hematíes, el organismo utiliza además de la pequeña cantidad de Fe absorbida diariamente (1 mg aprox.) otra mucho mayor (aprox. 20 mg) que proviene de la destrucción de hematíes viejos. Este ahorro es metabólico es fundamental considerando que cada 120 días hay una renovación total de los hematíes.

Imagen 15. Una perdida fuerte de hierro es durante la menstruación.

• Recomendaciones. Las necesidades son mayores en la mujer durante la época fértil, en los niños en edad de crecimiento, así como en las embarazadas.
• Deficiencia. La aparición de una anemia ferropénica es la consecuencia de un consumo bajo y mantenido de hierro respecto de las necesidades. A menudo, esta anemia aparece en mujeres con pérdidas menstruales más importantes de lo habitual y cuya dieta diaria no aporta la cantidad de hierro que necesitarían. No es fácil ingerir arriba de los 15 mg sin hacer cambios en los patrones alimentarios. Algunas personas, hombres o mujeres generalmente mayores de 65 años, sufren una anemia ferropénica por pequeñas pérdidas sanguíneas repetidas, a través de hemorroides o una hernia de hiato. La población más vulnerable es aquella con necesidades mayores de Fe. Una alimentación insuficiente, una dieta monótona o a base de comidas rápidas y desordenadas, puede favorecer, por ignorancia o por falta de recursos económicos, un consumo bajo habitual de Fe.
• Fuentes alimentarias. La cantidad de Fe contenida en un alimento no puede separarse de su biodisponibilidad, de la capacidad mayor o menor de poder ser absorbido. Los alimentos de origen animal se absorben mejor que los de origen vegetal.
  Las principales fuentes de origen animal son las carnes, en especial el hígado, la yema de huevo contiene algo menos. El pescado alrededor de 0.5 a 1 mg por 100g. La leche, el queso y el yogurt son pobres en hierro. La concentración en leche materna es mayor que en la de vaca. En las fuentes de origen vegetal, las leguminosas, los frutos secos oleaginosos lo contienen en porcentajes más bien elevados, incluso mayores que los de las carnes, pero su tasa de absorción es bastante menor. Los cereales y las verduras contienen entre 1-5% por 100g de hierro poco biodisponible.

Tabla VIII: Contenido en Fe de distintos alimentos

Flúor (F)

• Función. El organismo precisa pequeñas cantidades de flúor para mantener la resistencia dentaria a la caries como para evitar la desmineralización ósea. Pero una administración excesiva de flúor puede provocar fluorosis, enfermedad deformante que afecta a los huesos.
• Fuentes alimentarias. La concentración de flúor en los alimentos es baja y variable, y está en relación con el contenido de las aguas y terrenos de una zona determinada. El pescado de mar es una fuente importante, el té contiene una concentración importante. La fuente más segura y regular es el agua potable. Las aguas duras pueden aportar de 1.5 a 3 ppm (equivalentes a mg por kg)

Yodo (I)

• Función. El yodo es un elemento esencial para el organismo, aunque en muy pequeña cantidad. La mayor parte del mismo se localiza en la tiroides, glándula donde se sintetiza la hormona tetrayodotironina o tiroxina, que contiene cuatro átomos de yodo.
• Absorción, metabolismo, eliminación. El yodo se absorbe fácilmente en la parte alta del tubo digestivo. Tras su paso por la sangre es captado por la glándula tiroides, que lo utilizará posteriormente para la síntesis hormonal. Esta es la única función conocida de este elemento. Por la orina se elimina una pequeña cantidad, detectándose también en heces. La leche materna también contiene algo de yodo.
• Deficiencia. La consecuencia de una ingesta deficiente de yodo es el bocio o agrandamiento anormal de la glándula tiroides: Cuando esto ocurre en gran parte de una población se habla de bocio endémico por la escasez de yodo en las aguas y alimentos de la zona. La causa del agrandamiento de la glándula tiroides es la mayor estimulación que recibe por parte de la hipófisis en un intento de compensar el déficit de producción hormonal. El cretinismo es un grave trastorno producido en algunos descendientes de mujeres con bocio endémico, en zonas geográficas determinadas y que manifiesta con déficit intelectual, estatura anormalmente baja y rasgos o deformaciones faciales características, el cretinismo ha ido desapareciendo al ir desapareciendo la carencia de yodo.
• Fuentes alimentarias. El contenido de yodo de los alimentos es pequeño, pero además varias considerablemente de una zona geográfica a otra, en relación con la naturaleza del terreno. En cambio al abundar en el mar, los peces, crustáceos, cefalópodos, etc., son ricos en yodo. Es aconsejable el uso de las sal yodatada. Con esta medida se ha disminuido la incidencia de bocio endémico.

Zinc (Zn)

• Función. El organismo de un adulto contiene aprox. 2 g de Zn, localizados sobretodo en el músculo, hígado y próstata. Es un componente de enzimas importantes, como la fosfatasa alcalina y la anhidrasa carbónica.
• Se absorbe en el intestino proximal y a semejanza del calcio, sólo en una proporción baja (2.5 a 3.8%) respecto del ingerido. La celulosa puede dificultar la biodisponibilidad.
• Deficiencia. La carencia de zinc puede lesiones en la piel, como un retraso de la cicatrización de las heridas. Un déficit crónico puede ocasionar defectos de crecimiento, así como hipogonadismo.
• Recomendaciones. Durante la lactancia, la mujer necesita un suplemento de zinc, ya que la leche de la mujer al contrario que la de la vaca, es bastante rica en este elemento.
• Fuentes alimentarias. Las carnes constituyen la fuente principal, seguida del pescado y los huevos. Los cereales completos y las leguminosas son también fuentes importantes.

Cobalto (Co)

• Forma parte de la vitamina B₁₂. Aparte de esta no se conocen otras funciones orgánicas de este elemento, por lo que no se considera un nutrimento esencial ni se requiere una cantidad mínima. El nutrimento esencial es la vitamina B12.

Selenio (Se)

• Es un nutrimento esencial. El selenio forma parte de la enzima glutatión peroxidasa, ampliamente distribuida por todos los tejidos. De modo sinérgico con la vitamina E se le tiene por un agente aneoplásico natural, probablemente por su poder destoxicante de peróxidos y radicales libres, sustancias químicas variadas implicadas en la cancerogénesis. En estados de desnutrición, tanto de pacientes hospitalizados como en poblaciones malnutridas, se ha advertido una deficiencia de Ser, con repercusión cardíaca o hepática, entre otras. Se encuentra en carnes, pescados cereales y otros vegetales. La ingestión de dosis mucho más elevadas es tóxica.

Cobre

• Su carencia puede provocar anemia en los niños. Forma parte de varias enzimas, como la citocromo-oxidasa y varios amino-oxidasa. Abunda en vegetales verdes, pescado e hígado. Su carencia en adultos no se conoce, al menos como causa de anemia. Si se ingiere en exceso puede ser tóxica, como ocurre, por ejemplo, con el sulfato de cobre.

Electrolitos
Sodio (Na)

• El sodio es el principal catión del medio extracelular. Asociado al cloro y a los bicarbonatos, tiene gran importancia en el equilibrio ácido-básico.
• Función. Se encarga de mantener la presión osmótica en el medio extracelular y evitar así la pérdida excesiva de agua. El exceso de sodio es causa de retención de agua, mientras que su déficit provoca una pérdida de la misma. El sodio tiene también cierta importancia en el mantenimiento de la excitabilidad normal del músculo y en la permeabilidad celular. La cantidad de sodio contenido en el organismo es de 52-60 mEq/kg en el varón adulto y de 48 a  55 mEq/Kg en la mujer, que corresponden a un sodio total de 3500 a 4300 mEq. En el esqueleto encontramos de un 35 a un 40% del sodio orgánico total. El sodio contenido en las células es mínimo, al contrario del existente en el líquido intersticial y sobretodo en el plasma (138-142 mEq/l).

1 mEq Na = 23 mg Na

1 g ClNa = 390 mg Na

•  Absorción. El sodio del organismo lo proporcionan los alimentos. La absorción del sodio de los alimentos y de la sal de adición (de 5 a 8 g de sodio/día) junto con el proveniente de las secreciones digestivas (de 20-30 g/día) se hace sobre todo en el intestino delgado, por un mecanismo en parte pasivo (difusión intercelular, sobretodo en el yeyuno) y también por un mecanismo activo ligado a la glucosa.
• Eliminación. La principal vía de eliminación del sodio es la orina. La eliminación fecal es de aproximadamente 10 mEq/24 horas (excepto en caso de trastornos digestivos). La pérdida en el sudor es de 10-20 mEq/24 horas. El riñón es el órgano regulador exclusivo del balance de sodio, ya que adapta la excreción urinaria del sodio al aporte de éste. De modo que en condiciones normales, el sodio contenido en la orina es igual, cuantitativamente, al del aporte. La natriuria es de 3-5 g/24 horas, o sea unos 200 mEq/24 horas

Esta cifra se aumentará si se eleva la absorción de Na y disminuirá al hacer una restricción. La regulación de la eliminación de sodio por vía urinaria se hace gracias a:

– La filtración glomerular
– El equilibrio glomérulo-tubular proximal
– La aldosterona.

• Necesidades. Las necesidades dependen de las pérdidas que deban ser compensadas. El requerimiento mínimo, por término medio, en los adultos, en condiciones de adaptación máxima y sin una excesiva sudoración, son de unos
  5 mEq/día, es decir aproximadamente 115 mg diarios, que corresponden a unos 300 mg de NaCl al día. Estas necesidades las cumple ampliamente nuestra alimentación, que aporta de 10 a 15 g de ClNa, es decir, de 3.9 a 5.8 g de sodio al día (1g de NaCl= 390 mg)
• A pesar de que no se haya establecido una cantidad óptima en el consumo de la sal, sabemos que si éste es excesivo puede originar problemas de salud sobretodo en personas propensas a la hipertensión.

Las necesidades aumentan en caso de:

-Diarreas
-Vómitos
-Temperaturas altas y transpiración exagerada

• Fuentes alimentarias. Las fuentes se hallan en el sodio de constitución de los alimentos, ya que prácticamente todos los alimentos contienen sodio, y la sal de adición o sea el NaCl, que añadimos en la cocina y en la mesa.

Potasio (K)

• Funciones. Es el principal catión del medio intracelular. El potasio tiene una importancia en la mayor parte de las funciones vitales, como:
  -Metabolismo celular

-Síntesis proteica
-Síntesis de Carbohidratos
-Excitabilidad neuromuscular.

• El cuerpo humano contiene de 45 a 55 mEq de potasio por kg de peso, que corresponde a un potasio total de 3,000 a 3,500 mEq, para un adulto de 70 kg. La concentración de potasio en el agua de las células es de 145 mEq/litro, mientras que la concentración en el plasma y en el líquido intersticial es sólo de 3.8 a 5.0 mEq/litro, o sea, 30 veces menos, aunque fisiológicamente esta pequeña cantidad sea importante porque contribuye a la transmisión de los impulsos nerviosos y al control de la contractilidad de los músculos
  esqueléticos.

1 mEq de K = 39 mg de K

Las principales funciones:

• Regulación del contenido de agua en la célula
• Activación de los sistemas enzimáticos
• Aumento de la excitabilidad neuromuscular

La glucogenolisis se acompaña de la liberación de potasio, mientras que la formación de glucógeno comporta un almacenamiento del mismo. Cuando hay catabolismo proteico, el potasio sale de las células. En caso de anabolismo, se produce la situación inversa. La acidosis metabólica provoca la fuga de potasio celular e hiperpotasemia, mientras que la alcalosis produce hipopotasemia.

• Absorción. La absorción se realiza en el intestino delgado. El 90% del potasio ingerido es absorbido.
• Eliminación. La eliminación del potasio por el sudor es insignificante. Una pequeña cantidad de potasio (10% aprox.) se elimina por las heces, excepto en caso de diarrea, en que las pérdidas serías superiores.

La principal vía de eliminación del potasio es la orina. Por ella se elimina un 90% equivalente a 45-90 mEq cada 24 hrs, sobretodo en forma de cloruro. La eliminación por vía urinaria de potasio está relacionada con el proceso de acidificación de la orina. En la eliminación de potasio desempeña un papel importante la aldosterona.

• Necesidades. Para mantener las reservas corporales y las concentraciones en el plasma y el líquido intersticial, es necesario ingerir aproximadamente 40 mEq/día. Por lo tanto, se considera que el requerimiento mínimo está alrededor de 1600-2000 mg, que corresponden a 40-50 mEq/día.
  Parece ser que el potasio dietético tiene un papel beneficioso en la hipertensión, por ello es aconsejable el consumo de frutas y verduras, lo que elevaría el aporte de potasio hasta 3000-3500 mg (90 mEq/día). Las necesidades de potasio aumentan en algunas situaciones:
  • Durante el periodo de crecimiento
  • En caso de pérdidas digestiva (diarreas, fístulas…)
  • Por la acción de la insulina, ya que para almacenar CH se necesita potasio.
• Fuentes alimentarias. El aporte de potasio nos lo proporcionan los alimentos. En general, todas las frutas y verduras contienen bastante potasio, así como las legumbres y tubérculos. También encontramos potasio en cantidad apreciable en las carnes, pescados, crustáceos y mariscos, leche concentrada, levaduras y chocolate. El vino, la sidra y la cerveza son bebidas ricas en potasio.

Cloro (Cl)

• Funciones. El cloro es el principal anión del líquido extracelular. Su absorción y excreción van muy ligadas a la del sodio, así como su función fisiológica. Como el sodio, es muy importante para mantener la presión osmótica y el equilibrio ácido-básico. Es un componente necesario del jugo gástrico. La cantidad media del cloro que en total contiene el organismo es de aproximadamente 33 mEq/kg en un adulto varón normal. Así a un hombre de 70 kg le corresponden unos 2300 mEq de cloro. El plasma contiene unos 100 mEq /litro, mientras que en líquido intracelular tan solo encontramos 12 mEq/l.
• Absorción. La absorción se realiza en el último tramo del intestino delgado y continúa en el colón. No solamente se absorbe el cloro alimentario, sino el procedente de la reabsorción de las secreciones digestivas.
• Eliminación. La eliminación es sobre todo urinaria. La eliminación digestiva es poco importante, excepto en el caso de vómitos y diarreas.
• Necesidades. La ingestión y las pérdidas de cloro con los alimentos son paralelas a las del sodio; los requerimientos son también similares.
• Las necesidades son aproximadamente de 1 g diario y están cubiertas de sobra por la alimentación normal y la sal de adición (10 g de NaCl suponen 6 g de cloro).
• Fuentes alimentarias. Lo ingerimos, sobretodo, en forma de NaCL y menos en forma de ClK en muy variados alimentos. En general, los alimentos ricos en potasio o en sodio lo suelen ser también en cloro.

Tabla IX: IDR E IDS de nutrimentos inorgánicos para adultos y adultos mayores en México

TABLA X: IDR E IDS de nutrimentos inorgánicos para adultos mayores en México

7.7 Agua

El agua desde el punto de vista químico, es una sustancia inorgánica compuesta por Hidrógeno y Oxígeno (H2O). Por ser esencial para la vida humana, es considerada un nutrimento y como tal la encontramos en la composición de todos los alimentos que tomamos, excepto el aceite, aunque evidentemente, en muy diferentes proporciones. El agua como nutrimento no es energética, no aporta calorías a nuestro organismo al igual que las vitaminas y los minerales. El agua, en condiciones naturales, no es H2O como la hemos descrito, sino que contiene gases, CO2, sulfato de Ca, ciertos cloruros, sales de Mg, Fe, Cu, en algunos casos azufres, etc. Según los terrenos donde circula. Puede contener también derivados orgánicos procedentes de las capas biológicas, vegetales o animales, de la tierra.

Imagen 16. El agua es esencial par al vida de todo ser humano.

Función

El agua es el componente más importante del cuerpo humano, y representa entre la mitad y las cuatro quintas partes del peso corporal. La vida sin agua no sería posible. La cantidad de agua en el organismo varía de un organismo a otro. Así la sangre contiene un 83% de agua, el músculo, de un 70 a un 75%, el esqueleto, de un
43 a un 60% y el tejido adiposo, un 15% aprox. En el feto, el agua constituye más de un 90% del peso corporal. En el recién nacido 80% mientras que en los adultos la proporción es de un 60% siendo mayor en los hombres.

En el agua es donde se llevan a cabo todos los fenómenos bioquímicos que nos permiten y nos aseguran la vida. Por ello cualquier desequilibrio del mismo puede provocar graves consecuencias en la salud. Sin comer se puede vivir casi dos meses, a base de consumir reservas de grasa y gracias a una serie de adaptaciones para ayuno prolongado, pero sin beber, en menos de una semana sobreviene la muerte. Entre otras, se pueden citar las siguientes funciones orgánicas en las que interviene el agua:

• Es un componente esencial de la sangre, de la linfa y de todas las secreciones corporales (agua extracelular) y de todas las células (agua intracelular).
• Todos los órganos la necesitan para su funcionamiento.
• Es esencial para el mantenimiento de la temperatura corporal.
• Asiste a múltiples procesos, como son la digestión, la absorción, el metabolismo y la excreción. Todos los jugos digestivos que se elaboran a lo largo del día pueden llegar a suponer unos ocho litros de líquidos. En el intestino se realiza una importante reabsorción de agua.
• Sirve como medio de transporte, en la sangre, de los productos de desecho que deben ser eliminados por la orina.

La suma de estas cantidades representa aproximadamente unos 200-300 ml de agua al día. El agua se distribuye ampliamente por el organismo y baña todas las partes de la célula, constituye el medio en el que transcurre el transporte de nutrientes, las reacciones del metabolismo y la transferencia de energía.

Representa el principal componente del cuerpo humano y constituye del 50 al 70% del peso corporal. Este porcentaje disminuye con la edad y con la cantidad de grasa corporal. Los líquidos corporales están distribuidos en tres compartimentos principales: el intracelular, el plasma y el líquido intersticial. Los dos últimos son las principales subdivisiones del líquido extracelular.

Cada compartimiento tiene un tamaño y una composición característicos, que se mantienen en base a mecanismos de transporte activo. La ultrafiltración del plasma a través de los capilares glomerulares se denomina filtración glomerular (FG). La tasa de filtración glomerular (TFG) es el volumen de plasma filtrado cada minuto en los riñones. La autorregulación renal permite que la tasa de filtración glomerular y el flujo sanguíneo renal permanezcan casi constantes en un amplio margen de valores de presión arterial (80-180 mmHg).

Imagen 17. La cantidad de agua en el cuerpo humano depende de ser hombre o mujer, disminuye en personas con sobrepeso.

La regulación del flujo sanguíneo renal se produce por un mecanismo miogénico, un mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular y por el sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA). Los riñones son capaces de producir una orina más concentrada o más diluida que el plasma para permitir la vida en condiciones de mínima disponibilidad de agua. La formación de orina hipoosmótica (diluida) o de orina hiperosmótica (concentrada) depende de la ausencia o presencia, respectivamente, de la hormona antidiurética (ADH), que controla la permeabilidad del agua de las células epiteliales del túbulo colector.

La regulación de la osmolaridad del líquido extracelular se produce a través de osmorreceptores y del mecanismo de la sed. La regulación del volumen del líquido extracelular se produce a través de la diuresis de presión (natriuresis de presión), de factores nerviosos (reflejo del volumen) y de factores hormonales [péptido natriurético auricular (PNA), aldosterona, angiotensina (AT) y hormona antidiurética (ADH)].|

El agua es el componente más importante del cuerpo humano, representando por término medio 2/3 del peso corporal en el varón y aproximadamente la mitad en la mujer. En el lactante puede constituir el 75% del peso corporal, si bien este porcentaje disminuye progresivamente desde el nacimiento a la vejez, reducción que es más pronunciada en los primeros 10 años de vida. También disminuye con la obesidad y aumenta en personas delgadas, ya que representa aproximadamente el 73% del peso libre de grasa. Las entradas de agua en el organismo proceden de varias fuentes, siendo la principal vía la ingesta de líquidos (2.300 ml/día). Otra fuente de entradas es la producción de agua durante el metabolismo celular (200 ml/día).

Respecto a las vías de salida, la principal es en forma de orina (1.500 ml/día), seguida de otras pérdidas por transpiración cutánea (350 ml/día), ventilación pulmonar (350 ml/día), sudoración (150 ml/día) y heces (150 ml/día). A pesar de la distinta contribución de cada una de estas vías, en general se establece un equilibrio entre la cantidad total de agua que entra (2.500 ml/día) y sale del organismo (2.500 ml/día).

Mantener la hidratación es una de las exigencias de las que no podemos prescindir si queremos mantener la salud y atender a los múltiples requerimientos que le pedimos a nuestro organismo para hacer frente a las actividades de la vida diaria. La deshidratación, por el contrario, nos lleva de inmediato a advertir desajustes en el desempeño de nuestras funciones y, por extensión, compromete el mantenimiento de nuestra salud.

Deshidratación, salud y rendimiento

Bienestar y cognición. La deshidratación puede influir adversamente sobre la función cognitiva y sobre el control motor. La deshidratación y la función mental empobrecida pueden encontrarse asociadas en enfermos ancianos. Es una evidencia que deficiencias de agua del 2% del peso corporal o más se acompañan de una función mental disminuida.
Trabajo físico. Los déficit de agua corporal pueden influir adversamente sobre el trabajo aeróbico. Esta influencia está muy relacionada con la temperatura ambiental, con el tipo de ejercicio y (muy probablemente) con las características biológicas individuales. En un clima templado, la deficiencia de agua corporal inferior al 3% del peso corporal se ha visto que no reduce la potencia máxima aeróbica; sin embargo, en climas cálidos las pérdidas de agua mayores del 2% del peso corporal conllevan reducciones drásticas. En ciertos estudios, la deshidratación parece alterar las funciones metabólicas, cardiovasculares y de termorregulación, así como afectar al sistema nervioso central.

Deshidratación y tolerancia al calor. Una deficiencia de tan sólo un 1% de peso corporal se ha relacionado con una elevación de la temperatura corporal durante el ejercicio. Se cifra la elevación de la temperatura corporal desde los 0.1 °C hasta los
0.23 °C por cada 1% de pérdida de peso corporal. La deshidratación no sólo aumenta la temperatura corporal, sino que además reduce alguna de las ventajas térmicas relacionadas con el ejercicio físico aeróbico y con el acostumbramiento al calor. Así, la sudoración localizada y el flujo de sangre en la piel están reducidas cuando una persona está deshidratada. La deshidratación reduce, en consecuencia, la temperatura corporal que una persona podría tolerar. El choque térmico ocurre, en personas deshidratadas, con temperaturas corporales aproximadamente 0.4 °C inferiores que en aquellas bien hidratadas.

Imagen 18. La deficiencia de tan sólo un 1% de peso corporal se ha relacionado con una elevación de la temperatura corporal durante el ejercicio.

Hiperhidratación y tolerancia al calor. En algunos estudios se sugiere que se alcanzan temperaturas corporales inferiores después de una híperhidratación. No se conoce la posible relación entre sexo y termorregulación en respuesta a la hiperhidratación. En cualquier caso, no se han descrito beneficios para la termorregulación derivados de una hiperhidratación.

Deshidratación y función cardiovascular. La deshidratación aumenta las pulsaciones cardiacas incluso estando de pie o tumbado y en temperaturas templadas. La deshidratación hace más difícil mantener la presión arterial. La deshidratación podría aumentar la tasa cardiaca proporcionalmente a la magnitud de la deficiencia de agua. La hipovolemia producida por la deshidratación disminuye la presión venosa central, requiriendo un aumento compensatorio de la frecuencia cardiaca. Además, deficiencias de agua importantes (7% de peso corporal) también reducen la potencia cardiaca durante el ejercicio incluso sin temperaturas ambientales elevadas.

Muerte. La deshidratación aumenta el esfuerzo cardiovascular. Se sugiere que la deshidratación podría contribuir a la mortalidad de los pacientes hospitalizados. Las personas pueden perder hasta el 10% del peso corporal en forma de agua con un pequeño aumento de la mortalidad, excepto si la deshidratación está acompañada de otros fenómenos de estrés orgánico. Deshidrataciones superiores al 10% del peso corporal requieren, desde luego, asistencia médica para poder recuperarse. A partir este punto, la temperatura del cuerpo aumenta rápidamente y a menudo conduce a la muerte. La deshidratación contribuye a poner la vida en peligro en caso de golpe de calor. Es importante tener en cuenta que la combinación de dietas severas y de ejercicio fuerte, realizado en ambientes cálidos, puede conducir a la muerte por parada cardiorrespiratoria.

Infecciones del tracto urinario. No es posible asumir que las infecciones del tracto urinario se deban a la deshidratación, pero sí es cierto que la hidratación adecuada puede contribuir a la prevención de este tipo de infecciones. El concepto de agua total incluye: el agua para beber, otros tipos de bebidas y el agua contenida en los alimentos. La ingestión adecuada (IA) de agua total se ha establecido para prevenir los efectos deletéreos de la deshidratación (especialmente los efectos agudos) que incluyen trastornos funcionales y metabólicos.

La ingestión adecuada de agua total para hombres y mujeres entre 19 y 30 años es de 3.7 y 2.7 L diarios, respectivamente. Los líquidos (agua y otras bebidas) proporcionan entre 3 y 2.2 L por día en hombres y mujeres de entre 19 y 30 años, lo que representa aproximadamente el 81% del agua total ingerida. Es decir, el agua contenida en los alimentos proporciona alrededor del 19% del agua total.

Es cierto que, para una persona sana, el consumo cotidiano por debajo de los niveles de la ingestión adecuada (IA) no tiene porqué conllevar un riesgo dado el amplio margen de ingestión que es compatible con un estado normal de hidratación. Asimismo, es posible que mayores cantidades de agua total pueden ser necesarias para aquellas personas que son físicamente activas y/o están expuestas a un ambiente caluroso. Es necesario tener en cuenta que, en el transcurso de pocas horas, puede producirse una deficiencia de agua en el organismo debido a una ingestión reducida o a un aumento de las pérdidas hídricas como consecuencia de la actividad física o de la exposición al medio ambiente (por ejemplo, a temperaturas elevadas).

Dado que los individuos sanos disponen de los mecanismos necesarios para eliminar el exceso de agua y mantener así su equilibrio hídrico, no se ha establecido un nivel de ingestión máxima tolerable para el agua. Sin embargo, una toxicidad aguda del agua no es imposible, y de hecho puede darse tras un consumo rápido de grandes cantidades de fluidos que puedan exceder los máximos niveles de eliminación renal (establecidos entre 0.7 a 1 L por hora).

Consumo. En algún estudio se ha evaluado que el agua total ingerida proviene aproximadamente en un 28% de los alimentos, en otro 28% del agua de bebida y en el 44% restante de otras bebidas. Es decir, aproximadamente el 20% del agua procedería de los alimentos y el 80% restante de líquidos. La bebida necesitada tras la de privación de agua es consecuencia de un efecto homeostático. La ingestión de líquidos por parte de adultos sanos puede variar grandemente dependiendo de su nivel de actividad, de su exposición al medio ambiente, de la dieta y de las actividades sociales.

La sed. La sed es “el deseo de beber inducido por razones fisiológicas y conductuales resultante de una deficiencia de agua” que permite a las personas recuperar sus pérdidas de fluidos durante cortos períodos de tiempo. A pesar de poder beber ad libitum, las personas tienden a cubrir insuficientemente sus necesidades de líquidos considerando siempre períodos cortos de tiempo. El inicio de la sed tiene lugar a través de mecanismos fisiológicos y relacionados con la percepción. La ingestión voluntaria de una bebida está condicionada por diferentes factores como su palatabilidad (que viene determinada por el color, sabor, olor y temperatura). Este conjunto de factores está muy influido por preferencias culturales.
En algún estudio se ha podido comprobar cómo personas deshidratadas bebían más cantidad cuando la temperatura del agua que se les suministraba era de 15° C, mayores o menores temperaturas del agua conllevaban un menor volumen bebido. En otro estudio, cuando unos muchachos fueron expuestos durante tres horas, y a una temperatura de 35 °C, a un ejercicio intermitente, con un 45 a 50% de humedad relativa, su ingestión voluntaria de agua saborizada fue un 45% mayor que el de agua sin ningún tipo de sabor. El sabor dulce de una bebida es uno de los factores más importantes en la palatabilidad, pero la gente difiere mucho en el tipo de sabor preferido. Estas preferencias dependen de factores, entre los que se incluyen los étnicos y culturales.

Imagen 19. El deseo de beber inducido por razones fisiológicas y conductuales resultante de una deficiencia de agua.

Parecen existir tres principales disparadores fisiológicos para la sed: los osmoreceptores cerebrales, los osmoreceptores extracerebrales y los receptores de volumen. Los osmoreceptores responden a la deshidratación celular, lo que ocurre cuando los fluidos salen de la célula como resultado de las fuerzas osmóticas. Los receptores de volumen responden a la deshidratación extracelular que se produce por una pérdida de fluidos en los espacios vasculares e intersticiales.

Mientras que los osmoreceptores responden a pequeños aumentos en la osmolalidad, los receptores de volumen se activan por pérdidas de fluidos más drásticas. Los osmoreceptores, consiguientemente, están considerados la primera línea homeostática frente a la deshidratación. La localización de estas células varía entre las diferentes especies animales, pero en general están concentradas la mayor parte en el área hipotalámica del cerebro. La estimulación de los osmorreceptores activa el deseo de beber y la liberación de la hormona arginina vasopresina. Esto último aumenta la permeabilidad al agua de los túbulos renales y como consecuencia se reducen las pérdidas de agua y el volumen urinario.

Es evidente que tanto el cloruro sódico como un aumento de la osmolalidad pueden activar los osmoreceptores cerebrales, pero está asumido que un aumento de las fuerzas osmóticas es el más importante de los estímulos. La adición de 18 mmol/L de cloruro sódico a un agua saborizada aumenta un 31% la ingestión ad libitum de líquidos en muchachos que realizaban ejercicio al calor en comparación con un agua saborizada pero sin sal añadida. Otros osmoreceptores localizados en la orofaringe, tracto gastrointestinal y particularmente en el sistema portal del hígado responden a la ingestión de líquidos y modulan también la sensación de sed.
La sed puede dispararse por una disminución en el volumen sanguíneo, como ocurre tras una hemorragia o una severa deshidratación. Esto ocurre a través de receptores de volumen o presión situados en los grandes vasos y en la aurícula derecha. Estos receptores, a través del sistema parasimpático, estimulan la sed y la ingestión de líquidos. A causa de la activación compensatoria del sistema renina- angiotensina-aldosterona se consigue asimismo una conservación de los líquidos corporales al reducirse la emisión de orina. En general, la hidratación normal se consigue a través de los mecanismos de la sed y por la conducta habitual de ingestión de líquidos.

Actividad física y calor. La actividad física y la temperatura ambiente pueden producir una gran pérdida de agua a través de la sudoración. La sudoración en una persona depende de las condiciones climáticas, de las ropas vestidas y de la intensidad y duración del ejercicio o actividad física realizada.

En climas templados es menos necesario sudar para aumentar la pérdida de calor por evaporación. No es extraño que los corredores de fondo, tanto hombres como mujeres, tengan tasas de sudoración de entre 0.7 y 1 L por hora en esas condiciones de temperaturas suaves. En climas cálidos, si además se visten ropas protectoras, se pueden alcanzar tasas de sudoración de 1 a 2 L por hora, incluso aunque se realicen ejercicios de baja intensidad.

La capacidad máxima de reposición de fluidos es aproximadamente igual que la capacidad de sudoración a menudo observada durante ejercicios físicos intensos en ambientes cálidos. Este límite superior de la tasa de reemplazamiento de fluidos durante ejercicios realizados en condiciones de calor viene determinado por la tasa de vaciamiento gástrico, ya que la absorción intestinal no está limitada. El vaciamiento gástrico máximo es aproximadamente de 1 a 1.5 L por hora en un hombre adulto, pero tiene una variabilidad individual bastante importante que está muy influida por el volumen gástrico. Las tasas de vaciamiento gástrico están reducidos a veces durante la práctica de ejercicios muy intensos y en el transcurso de la deshidratación.

La deshidratación probablemente reduce el vaciamiento gástrico al aumentar la temperatura ambiente, dándose una relación inversa entre el volumen de líquido vaciado y la temperatura corporal. Este hallazgo es consistente con otras observaciones que encontraron que la deshidratación reduce el vaciamiento gástrico durante el ejercicio cuando la temperatura corporal está elevada por encima de los niveles de hidratación adecuados, pero no en el resto, cuando la temperatura corporal no estaba elevada. La deshidratación (aproximadamente del 3% del peso corporal) no influye en el vaciamiento gástrico ni en la absorción intestinal durante el ejercicio, siempre que no haya una elevada temperatura ambiente.

Factores dietéticos

Cafeína. Se ha pensado a menudo que el consumo de bebidas con cafeína, debido al efecto diurético de esta sustancia al actuar sobre la reabsorción de agua en el riñón, podría incrementar la deficiencia de agua corporal total. Sin embargo, los datos disponibles no lo confirman. Las bebidas que contienen cafeína no aumentan el volumen urinario de 24 horas en personas saludables cuando se comparan con otros tipos de bebidas. Las bebidas con cafeína pueden inducir efectos hemodinámicos no directamente relacionados con el balance hídrico. Ciertos efectos agudos (como la vasoconstricción o las palpitaciones) de la cafeína están bien documentados; sin embargo, no hay una relación epidemiológica clara entre el consumo habitual de cafeína e hipertensión. Un posible efecto diurético de la cafeína se ha observado, pero únicamente durante un corto período de tiempo y tras una ingestión de altas dosis (superior a 180 mg diarios).

Imagen 20. La cafeína tiene un efecto diurético.

Alcohol. El efecto diurético del alcohol está mediado por la supresión de la arginina vasopresina. Este efecto se produce en las tres horas siguientes al consumo de una bebida con alcohol en un hombre sano. Seis horas después de la ingestión, sin embargo, se produce una fase antidiurética que puede durar hasta 12 horas después de la ingestión de alcohol. Esto podría ocurrir como resultado de una elevada osmolalidad del suero que estimulará la producción de arginina vasopresina, lo que produciría mayor reabsorción de agua. Los efectos del etanol parecen cambiar durante el curso del día y podrían estar en función de la cantidad de agua consumida en el transcurso de las principales comidas. Aunque no hay datos exactos, parece que el efecto de la ingestión de etanol elevando la eliminación de agua es transitorio y no conlleva pérdidas apreciables de líquidos considerando un período completo de 24 horas.

Macronutrientes. La urea es el producto final del metabolismo de las proteínas y aminoácidos de la dieta más importante y requiere agua para su excreción renal. Eliminar 2.2 g de urea requiere de 40 a 60 ml de agua. En consecuencia, si una persona consume 63 g de proteína en una dieta de 2.100 kilocalorías, el volumen de agua necesario aumentará entre 0.4 y 0.6 L por día por encima de las necesidades habituales de 0.5-0.75 L/día (para jóvenes y mayores, respectivamente).

En cualquier caso, la ingestión de proteína no parece afectar a la ingestión de agua ni al volumen de orina producido en el contexto de un consumo ad libitum de agua. La presencia de carbohidratos también puede afectar los requerimientos totales de agua. De media se necesitan 100 g diarios de carbohidratos para prevenir la cetosis. Esta cantidad de carbohidratos se ha demostrado que contribuyen a la disminución del déficit de agua corporal cuando aumenta la cantidad de solutos en el organismo (cuerpos cetónicos, por ejemplo) que necesitan ser eliminados.

El exceso de consumo de agua y sus efectos

La intoxicación por agua puede conducir a la hiponatremia. Esto ocurre ocasionalmente en pacientes psiquiátricos (polidipsia psicogénica) y se necesita un tratamiento adecuado y rápido antes de que ocurran graves efectos colaterales. La hiponatremia puede también ocurrir a partir de una ingestión excesiva de líquidos, de un reemplazo insuficiente del sodio, o de ambos, mientras se practican actividades deportivas muy prolongadas. La hiponatremia es muy poco frecuente en poblaciones sanas.

Fuentes

El agua contenida en los alimentos no siempre está libre, sino que a menudo está ligada o contiene solutos, como proteínas, sales, etc. En cuanto al contenido de agua en los principales alimentos:

Tabla XI: Fuentes de alimentos y el % en agua

7.8 Fibra

La fibra vegetal es la parte no digerible ni absorbible de muchos alimentos de origen vegetal. Está constituida por sustancias de distinta composición química, aunque la mayor parte de ellas son polisacáridos. También se denomina fibra dietética y fibra alimentaria. A pesar de que se podría considerar un componente poco útil, ya que se elimina en las heces, muchos estudios han demostrado muchos beneficios.

Composición química

La estructura química de los distintos componentes de la fibra vegetal es compleja. Excepto la lignina, todos pueden considerarse polisacáridos, siendo sus moléculas básicas, la glucosa, la fructosa y otros monosacáridos (hexosas y pentosas).

Componentes de la fibra

Los principales componentes serían:

• Polisacáridos no almidón. Los polisacáridos son todos los polímeros de carbohidratos que contienen al menos veinte residuos de monosacáridos. El almidón digerido y absorbido en el intestino delgado es un polisacárido, por ello se utiliza el término polisacáridos no almidón para aquellos que llegan al colon y poseen los efectos fisiológicos de la fibra. Podríamos clasificarlos en celulosa, β-glucanos, hemicelulosas, pectinas y análogos, gomas y mucílagos.
• Oligosacáridos resistentes. Hidratos de carbono con un nivel de polimerización menor, tienen de tres a diez moléculas de monosacáridos. Se dividen en fructooligosacáridos (FOS) e inulina, galactooligosacáridos (GOS), xilooligosacáridos (XOS), isomaltooligosacáridos (IMOS).

Diagrama 8. Oligosacáridos resistentes.

• Ligninas. No es un polisacárido sino polímeros que resultan de la unión de varios alcoholes fenilpropílicos; contribuyen a dar rigidez a la pared celular haciéndola resistente a impactos y flexiones. La lignificación de los tejidos también permite mayor resistencia al ataque de los microorganismos. La lignina no se digiere ni se absorbe ni tampoco es atacada por la microflora bacteriana del colon. Una de sus propiedades más interesantes es su capacidad de unirse a los ácidos biliares y al colesterol retrasando o disminuyendo su absorción en el intestino delgado. La lignina es un componente alimentario menor. Muchas verduras, hortalizas y frutas contienen un 0.3% de lignina, en especial en estado de maduración. El salvado de cereales puede llegar a un 3% de contenido en lignina.
• Sustancias asociadas a polisacáridos no almidón. Poliésteres de ácidos grasos e hidroxiácidos de cadena larga y fenoles. Los más importantes son la suberina y la cutina. Se encuentran en la parte externa de los vegetales, junto con las ceras, como cubierta hidrófoba.
• Almidones resistentes. Son la suma del almidón y de sus productos de degradación que no son absorbidos en el intestino delgado de los individuos sanos. Se dividen en cuatro tipos:

1. Tipo 1 o AR1 (atrapado): se encuentran en los granos de cereales y en las leguminosas.

2. Tipo 2 o AR2 (cristalizado): no puede ser atacado enzimáticamente si antes no se gelatiniza. Sus fuentes son las papas crudas, plátano verde y la harina de maíz.

3. Tipo 3 o AR3 (retrogradado): almidón que cambia su conformación ante fenómenos como el calor o el frío. Al calentar el almidón en presencia de agua se produce una distorsión de las cadenas polisacáridos adquiriendo una conformación al azar, este proceso se denomina gelatinización. Al enfriarse comienza un proceso de recristalización, llamado retrogradación. Este fenómeno es responsable por ejemplo del endurecimiento del pan. Sus fuentes son pan, copos de cereales, papas cocidas y enfriadas y alimentos precocinados.

4. Tipo 4 o AR4 (modificado): almidón modificado químicamente de forma industrial. Se encuentra en los alimentos procesados como pasteles, aliños industriales y alimentos infantiles. Estudios recientes señalan que la cantidad de almidón que alcanza el intestino grueso puede ser de 4 a 5 g/día, aunque en países donde la ingesta de hidratos de carbono es mayor, esta cantidad puede ser más elevada. Este almidón se comporta en el colon como un sustrato importante para la fermentación bacteriana colónica.

Hidratos de carbono sintéticos. Son hidratos de carbono sintetizados artificialmente pero que tienen características de fibra dietética, serían:

• Polidextrosa.
• Metilcelulosa, Carboximetilcelulosa, Hidroximetilpropilcelulosa y otros derivados de la celulosa.
• Curdlan, Escleroglucano y análogos.
• Oligosacáridos sintéticos.

Fibras de origen animal.

Sustancias análogas a los hidratos de carbono que se encuentran principalmente en alimentos de origen animal, serían:
-Quitina y Quitosán: forman parte del esqueleto de los crustáceos y de la membrana celular de ciertos hongos.

• Colágeno.
• Condroitina.

Algunas sustancias que pueden ser incluidas como fibra dietética pero que todavía resultan controvertidas, serían:

• polioles no absorbibles (manitol, sorbitol);
• algunos disacáridos y análogos no absorbibles;
• algunas sustancias vegetales (taninos, ácido fítico, saponinas).

Diagrama 9.  Fibra dietética.

Propiedades de la fibra

Aunque se considera que deben desaparecer de la nomenclatura sobre fibra términos como soluble/insoluble, fermentable/no fermentable y viscosa/no viscosa, estas propiedades son la base de sus beneficios fisiológicos por lo que desde un punto de vista práctico sería una clasificación apropiada, derivándose conceptos ampliamente aceptados como: fibra fermentable, soluble y viscosa y fibras escasamente fermentables, insolubles y no viscosas. Estas propiedades dependen de la composición de la fibra concreta que estemos administrando, no de la fibra en general. El grado de solubilidad en agua es muy variable para las distintas fibras. Las fibras solubles en contacto con el agua forman un retículo donde queda atrapada, originándose soluciones de gran viscosidad. Los efectos derivados de la viscosidad de la fibra son los responsables de sus acciones sobre el metabolismo lipídico, hidrocarbonado y en parte su potencial anticarcinogénico.
Las fibras insolubles o poco solubles son capaces de retener el agua en su matriz estructural formando mezclas de baja viscosidad; esto produce un aumento de la masa fecal que acelera el tránsito intestinal. Es la base para utilizar la fibra insoluble en el tratamiento y prevención de la constipación crónica. Por otra parte también contribuye a disminuir la concentración y el tiempo de contacto de potenciales carcinogénicos con la mucosa del colon. Parece que también el tamaño de la partícula de la fibra puede influir en su capacidad de captar agua; serán factores influyentes el procesado del alimento, como por ejemplo la molturación de cereales, y la masticación.

Asimismo es interesante resaltar que la retención hídrica se ve también afectada por los procesos de fermentación que puede sufrir la fibra dietética en el intestino grueso. Es probablemente la fermentabilidad, la propiedad más importante de un gran número de fibras, ya que de ella derivan multitud de efectos tanto locales como sistématicos. La fermentabildiad está basada relacionada con la solubilidad de cada fibra. La fibra dietética llega al intestino grueso de forma inalterada y aquí las bacterias del colon, con sus numerosas enzimas de gran actividad metabólica, pueden digerirla en mayor o menor medida dependiendo de su estructura. Este proceso de digestión se produce en condiciones anaerobias, por lo que se denomina fermentación.

En el colon se dan fundamentalmente dos tipos de fermentación: fermentación sacarolítica y fermentación proteolítica. Los principales productos de la fermentación de la fibra son: ácidos grasos de cadena corta (AGCC), gases (hidrógeno, anhídrido carbónico y metano) y energía.

Los polímeros de glucosa son hidrolizados a monómeros por acción de las enzimas extracelulares de las bacterias del colon. El metabolismo continúa en la bacteria hasta la obtención de piruvato, a partir de la glucosa, en la vía metabólica de Embdem-Meyerhoff. Este piruvato es convertido en ácidos grasos de cadena corta (AGCC): acetato, propionato y butirato, en una proporción molar casi constante
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La fermentación proteolítica produce derivados nitrogenados como aminas, amonio y compuestos fenólicos algunos de los cuales son carcinogénicos. Más del 50 por ciento de la fibra consumida es degradada en el colon, el resto es eliminado con las heces. Todos los tipos de fibra, a excepción de la lignina, pueden ser fermentados por las bacterias intestinales, aunque en general las solubles lo son en mayor cantidad que las insolubles. La celulosa tiene una capacidad de fermentación entre el 20 y el 80%; la hemicelulosa del 60 al 90%; la fibra guar, el almidón resistente y los fructooligosacáridos tienen una capacidad del 100%. El salvado de trigo sólo el 50%.

Diagrama 10. La fermentación de la fibra.

Diagrama 11. Fermentación bacteriana.

Por otra parte, la propia fibra, los gases y los AGCC generados durante su fermentación, son capaces de estimular el crecimiento del número de microorganismos del colon. Se estima que la ingesta regular de 20 gramos/día de goma guar (muy fermentable) incrementaría en un 20% el peso de las heces, con la ventaja del efecto masa y anticarcinogénico que esto supone. La ingestión de fructooligosacáridos (fibra funcional) puede multiplicar por diez la representación numérica de las bifidobacterias, en lo que se ha denominado efecto prebiótico: “componentes no digeribles de la dieta que resultan beneficiosos para el huésped porque producen el crecimiento selectivo y/o la actividad y/o de una o un número limitado de bacterias del colon”.

Ciertos géneros bacterianos como Bifidobacterium y Lactobacillus se han asociado con efectos beneficiosos para la salud. Las bifidobacterias liberan grandes cantidades de ácido láctico que disminuye el pH colónico, controla el crecimiento de bacterias perjudiciales y ayuda al huésped a eliminar el amonio tóxico. También produce vitaminas, principalmente del grupo B. Otras bacterias como Escherichia colli, Klebsiella, Fusobacterium, Bacterioides y Clostridium son potencialmente patógenos por ser proteolíticos y producir toxinas.

Algunas fibras serían selectivamente metabolizadas por unas bacterias y no por otras, con lo que ejercerían un efecto trófico sobre las primeras. En voluntarios sanos, la suplementación con 15 g/día de inulina o fructooligosacáridos (FOS) de una dieta controlada durante dos semanas, produjo un incremento significativo de bifidobacterias en heces, mientras disminuyó la producción de Bacterioides, Clostridium y Fusobacterias. Como ya se comentó, los ácidos grasos de cadena corta son los productos principales de la fermentación bacteriana de carbohidratos y proteínas.

Cuando llegan suficientes carbohidratos al colon, la fermentación proteica y de aminoácidos se reduce y la mayor parte de la proteína es utilizada por la biomasa bacteriana, reduciéndose así los productos de fermentación proteica (amonio, compuestos fenólicos, etc.), algunos de los cuales son tóxicos para el individuo.

Los ácidos grasos de cadena corta se absorben rápidamente en más del 90% por el colonocito (en su forma protonada) por lo que también se acompaña de una importante absorción de sodio y agua, lo que disminuye la diarrea que se asocia a la mala absorción de carbohidratos. El orden de utilización de los AGCC por el colonocitoes butirato > acetato > propionato.

El butirato es rápidamente utilizado por los colonocitos, metabolizándose hasta CO2, cuerpos cetónicos y agua. Es su principal fuente de energía, estimula la producción de moco, la absorción de iones y la formación de bicarbonato. Asimismo el butirato ejerce acciones antiinflamatorias especificas en el colon, disminuyendo la producción de algunas citoquinas proinflamatorias (TNF), modulando la actividad del factor de trascripción NF-KB en células colónicas in vitro. Por otra parte se sabe que el butirato puede actuar como regulador de la expresión de genes involucrados en la proliferación y diferenciación del colonocito, siendo distinta esta estimulación según sean células normales o neoplásicas. El butirato inhibe específicamente la proliferación del compartimiento superficial de las criptas colónicas, que es considerado un fenómeno paraneoplásico. Por tanto, el butirato podría ejercer un papel importante en los mecanismos de defensa en contra de la carcinogénesis en el intestino grueso.

El propionato no metabolizado por la mucosa colónica, junto con el acetato, llegan al hígado a través del sistema porta. El propionato es metabolizado en el hígado actuando de precursor en la gluconeogénesis y la lipogénesis.

El acetato es metabolizado dando glutamina y cuerpos cetónicos (acetoacetato y α-hidroxibutirato), que alcanzan el intestino delgado. La glutamina es el principal fuel respiratorio del intestino delgado. Una parte del acetato puede ser metabolizado en los tejidos periféricos, esencialmente en el músculo, para obtener energía. Por todo lo anteriormente señalado, la fibra también es considerada un sustrato energético, aceptándose por la FAO un valor promedio de 2 kcal/g.

Diagrama 12. Los tipos de fibra.

Efectos fisiológicos de la fibra

La fibra va a jugar un papel en todas las funciones del sistema digestivo desde la masticación hasta la evacuación de las heces. Las dietas con un contenido en fibra elevado requieren más tiempo de masticación por lo que enlentecen la velocidad de deglución y esto implica una mayor salivación que va a repercutir en la mejora de la higiene bucal y a nivel del estómago las fibras solubles, como consecuencia de su viscosidad, enlentecen el vaciamiento gástrico y aumentan su distensión prolongando la sensación de saciedad.

En el intestino delgado la fibra soluble, nuevamente por la formación de soluciones viscosas, enlentece el tiempo de tránsito. También aumenta el espesor de la capa de agua que han de traspasar los solutos para alcanzar la membrana del enterocito, lo que provoca una disminución en la absorción de glucosa, lípidos y aminoácidos. Asimismo, se producirá una disminución en la absorción de los ácidos biliares ya que estos se unen a los residuos fenólicos y urónicos en la matriz de los polisacáridos. Esto puede alterar la formación de micelas y la absorción de las grasas. Como consecuencia de la depleción de ácidos biliares pueden disminuir los niveles de colesterol, al utilizarse éste en la síntesis de novo de nuevos ácidos biliares. La absorción de determinados minerales como el calcio, hierro, cobre y zinc pueden disminuir si se ingieren dietas muy ricas en fibra.

Algunos minerales pueden formar compuestos insolubles con elementos constitutivos de la fibra, como los fitatos de los cereales, los tanatis presentes en las espinacas, habas, lentejas y plátanos o los oxalatos de la coliflor y las espinacas. Pero los minerales pueden ser liberados por el metabolismo bacteriano de estos compuestos en el colon. Aunque la absorción de los minerales es más lenta en el colon que en el intestino delgado, se pueden llegar a absorber cantidades importantes.

La absorción del calcio ha sido ampliamente estudiada viéndose que el calcio atrapado y trasportado hasta el colon se libera al hidrolizarse la fibra por efecto de las bacterias colónicas. Los ácidos grasos de cadena corta producidos facilitan la absorción de este calcio a través de las paredes del colon e incluso de las del recto.

Efectos adversos de la fibra

La fermentación de la fibra por las bacterias anaerobias en el colon, puede producir: flatulencia, distensión abdominal, meteorismo y dolor abdominal. Estos efectos son especialmente acusados con los FOS y GOS. Se recomienda que el consumo de fibra se realice de forma gradual para que el tracto gastrointestinal se vaya adaptando. Se han descrito algunos casos de obstrucción intestinal y de formación de fitobezoares con la ingestión de dosis altas de fibra no fermentable, especialmente cuando existe un escaso aporte hídrico.

CONCLUSIONES

Como te habrás dado cuenta, cada uno de estos nutrimentos son indispensables en nuestra alimentación, ya que tiene distintas funciones, todas importantes dentro de nuestro organismo. Sin embargo, pese a su importancia, cabe mencionar, que el consumo de ellos, debe realizarse cumpliendo las recomendaciones de consumo, ya que un exceso o deficiencia puede acarrearnos efectos adversos a la salud.

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