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Bioquímica de la nutrición T5. Componentes no nutrientes No nutrientes: compuestos que se ingieren con los alimentos que pueden NO intervenir en las funciones metabólicas (carboximetilcelulosa) o intervenir, alterándola (cafeína, teína o alcohol) Fitoquímicos: productos químicos muy heterogéneos que...

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Bioquímica de la nutrición

T5. Componentes no nutrientes No nutrientes: compuestos que se ingieren con los alimentos que pueden NO intervenir en las funciones metabólicas (carboximetilcelulosa) o intervenir, alterándola (cafeína, teína o alcohol) Fitoquímicos: productos químicos muy heterogéneos que encontramos en las plantas, distintos a los nutrientes, son un grupo muy amplio de moléculas sintetizadas por la planta, necesarias para sus procesos, pero no esenciales para los humanos (carotenoides, flavonoides). Los fitoquímicos no pueden ser sintetizadas por los humanos, por lo que debemos ingerirlos. Pueden clasificarse de muchas maneras, una de ellas es diferenciar las moléculas como: -

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Carotenoides: compuestos de 40C que se rompen en dos moléculas de 20C y uno de ellos será una molécula de vitamina A. Solamente se dará la vitamina A cuando una de las dos moléculas generadas tenga en el extremo un grupo determinado. Alcaloides: moléculas con capacidad estimulante, estimulación del sistema nervioso (cafeína, cacao, té…) Compuestos nitrogenados: aa que no forman parte de las proteínas (taurina, aa implicados en olores y sabores, betaínas…) Compuestos organosulforados: compuestos que contiene azufre, moléculas responsables del sabor fuerte de algunos vegetales Compuestos fenólicos: ácidos fenólicos, flavonoides, estilbenos, coumarina y taninos

Se han descrito numerosos efectos de estas moléculas en el cuerpo humano, son importantes por la funcionalidad de estos compuestos: -

Estimulación del SI Prevención y tratamiento del cáncer: bloquea el potencial de ciertos compuestos carcinógenos, reduce su crecimiento, previene el daño en el DNA y reduce la inflamación Poder antioxidante: reduce la oxidación al tener la capacidad para neutralizar los radicales libres Ayuda a regular ciertas hormonas, como el estrógeno e insulina, cuyo exceso incrementa el riesgo de cáncer de mama y de colon.

Generalmente, actúan de modo multi-target, el mismo fitoquímico actúa a diferentes niveles, su actuación en las diferentes dianas dará su funcionalidad Tienen un papel importante en la prevención de aparición de cáncer, actúan a diferentes niveles: a nivel primario, impidiendo o paliando alteraciones causadas por la obesidad, y también inhibiendo las rutas de desarrollo y actuando, de forma directa, sobre las células cancerígenas, evitando su propagación.

Compuestos fenólicos Moléculas sintetizadas por los vegetales por la ruta del siquímico fenilpropanoide como mecanismo de defensa frente multitud de situaciones. Compuestos sintetizados por heridas, ataque de insectos, patógenos, radiación UV alta, bajas temperaturas o deficiencia de algún nutriente, se sintetizan como mecanismo de defensa para intentar evitar la propagación del daño, ayudando a la supervivencia de la planta. Hay muchas estructuras, entre 8.000 y 9.000 compuestos y todas ellas tienen anillos fenólicos con grupos hidroxilo. Se pueden hacer varias clasificaciones: 1

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Bioquímica de la nutrición Flavonoides: estructura común formada por 3 anillos. Dentro hay subdivisiones (isoflavonoides, flavonoles, flavanones, antocianinas, flavonas y flavanoles) No flavonoides: varias formas, con un solo anillo o varios, que se diferencian en ácidos fenólicos, estilbenos y lignanos)

Los compuestos fenólicos tienen muchas funcionalidades: reducción de la hipertensión, antiinflamatorio, previene infartos, neutralización de radicales libres o regulación de la glucosa. Metabolización de los compuestos fenólicos Al ingerir estos compuestos, llegan al intestino donde, dependiendo del tipo que sea, se absorberá a un nivel o a otro: o

Monómeros y dímeros: un fenol simple o acomplejado con otro de la misma naturaleza, se absorben a nivel de intestino delgado. ▪ Como en su mayoría, los compuestos fenólicos se encuentran conjugados con azúcares, pueden utilizar los mecanismos de absorción y transportadores de los azúcares (GLUT). ▪ Su absorción también puede darse de manera independiente del azúcar, con la liberación de la β-glucosidasa que libera el azúcar y se da una absorción diferencial, por un lado, el azúcar, y por otro el compuesto fenólico.

Una vez absorbidos, viajan hasta el hígado, donde sufrirán un proceso de conjugación. Una vez conjugados se van a distribuir por los diferentes tejidos para llevar a cabo su función y serán eliminados a través de la orina (metabolitos de fase I y II). o

Polímeros: en el intestino delgado, el complejo es tan grande que no puede ser degradado por las enzimas, por lo que continúan sin modificaciones hacia el colon, donde la microbiota provoca su fermentación y liberación de compuestos de interés. Estos compuestos de interés se absorberán, viajarán al hígado para conjugarse, liberación a los tejidos y eliminación por la orina.

Metabolitos de fase I: compuesto fenólico en forma libre, en forma nativa, no se va a conjugar. Es muy poco frecuente que de forma nativa pueda introducirse en la circulación, pero podemos encontrarnos metabolitos libres, sobre todo cuando hemos ingerido dosis muy altas, se saturan los mecanismos de conjugación y tenemos compuestos fenólicos de forma nativa circulando Metabolitos de fase II: los nutrientes absorbidos a nivel intestinal normalmente sufren modificaciones, se le añaden diferentes grupos funcionales, por varias enzimas. Podemos encontrar múltiples combinaciones de actuación de estas enzimas, no siempre actúan las tres, habrá diferentes combinaciones en función del metabolismo y las condiciones de ese momento o Glucoronidación: adición de un grupo glucoronide por la enzima UGT (UDPglucuroyltransferase) o Sulfuración: adición de un grupo sulfato por la enzima SULT (sulfotransferase) o Metilación: adición de un grupo metil por la enzima COMT (catecol-O-methyl transferase)

Aquellas estructuras grandes que no se han podido metabolizar en el intestino van al colon. Hay un gran rango de metabolitos característicos generados por parte de la microbiota. A nivel plasmático, los niveles máximos de metabolitos de fase II aparecen sobre las 2h (absorbidos en el intestino delgado), mientras que los metabolitos de la microbiota empiezan a aparecer sobre las 3-4h y su nivel máximo se da a las 12h, pero incluso 24h después también podemos encontrar. 2

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Bioquímica de la nutrición Factores internos: factores que intervengan en la metabolización, condiciones del individuo como edad, sexo, genética, condiciones físicas… Factores externos: condiciones de cultivo de los vegetales, que repercuten en las formas fenólicas del compuesto, del procesado, matriz alimentaria, ingesta consumida, tiempo… o Matriz: si consumimos mucha fibra, secuestra los polifenoles y no se absorben a nivel de intestino delgado, se llevan al colon y allí se produce la liberación de los compuestos, por lo que tenemos un retraso de la captación si la dieta lleva mucha fibra.

Modulación celular en cáncer de los compuestos fenólicos -

Actúan sobre las células inflamatorias (iNOS, NFκB) A nivel intermediario, bloqueando las citoquinas que provocan daño en el DNA Directamente sobre las células cancerígenas evitando propagación y diferenciación

Algunos efectos de los polifenoles en el ciclo celular implican los “check-points”, donde tenemos quinasas dependientes de ciclinas que al unirse a ciclinas permiten la progresión. o

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En células cancerígenas, los polifenoles detienen el paso de G1 a S, paralizando todo aquello que permite el paso de ciclo: incrementa los supresores tumorales, reduciendo la formación del conjunto de la ciclina D y E con su correspondiente quinasa, provocando una menor fosforilación de la proteína de retinoblastoma, aumentando su cantidad y manteniendo ligado el factor E2F, evitando que se sinteticen las ciclinas de continuación y evitamos la proliferación del ciclo. En el paso de G2 a M sucede lo mismo, se incrementa los supresores, evitando la unión de la quinasa con su ciclina y esto paraliza el ciclo

Además de detención del ciclo celular, también actúan por mediación de miRNA. Los polifenoles incrementan la actividad de aquellos miRNA que van a favor del impedimento de la progresión de la enfermedad y disminuir aquellos que favorecen su progresión. Algunos compuestos están implicados en “drug resistance,” por lo que también tienen una funcionalidad beneficiosa en aquellas personas que están recibiendo un tratamiento farmacológico o quimioterapéutico.

Reducción del estrés dicarbonílico por los compuestos fenólicos Estrés dicarbonílico: situación en la que se produce un deterioro de las proteínas y el DNA por derivación de la metabolización de azúcares. Mediante la glicólisis, generamos una serie de moléculas derivadas que si no se detienen a tiempo van a glicar proteínas y el DNA (glicación), cambia su funcionalidad, lo hace inactivo, provocando una serie de enfermedades relacionadas con su mal funcionamiento. De forma natural, el organismo degrada estas moléculas para evitar el daño: el metilglioxal, un subproducto de la glucólisis anaerobia, se degrada por la glyoxalasa 1, dando un compuesto intermediario que, posteriormente, por la glyoxalasa 2 formará lactato, que se puede eliminar)

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Bioquímica de la nutrición El problema se da en situación de estrés, radiaciones, mutaciones… el sistema falla, nos encontramos concentraciones muy elevadas de metilglioxal en el organismo y se producen muchos daños en las proteínas y el DNA debido al estrés dicarbonílico. Los compuestos fenólicos potencian la síntesis de glioxalasas, la ingesta de ciertos compuestos fenólicos aumenta su expresión, manteniendo a raya los niveles de metilglioxal. El estrés dicarbonílico se asocia al desarrollo de la diabetes, dos moléculas derivadas de la glucólisis son los que acaban provocando el daño último que potencia la aparición posterior de diabetes, entre otras.

Fitoesteroles Esteroles sintetizados por plantas, muy similares a las humanas, pero sintetizados únicamente por las plantas. Algunas fuentes primarias de estos compuestos: aceite de sésamo, judías, espárragos, pomelo, fresas… Tipos: esteroles vs. estanoles Estos compuestos se diferencian en la saturación del anillo, insaturado es esterol y saturado es estanol, de cada uno de los esteroles tenemos su estanol por saturación A nivel funcional son iguales pero los estanoles se absorben menos. Los esteroles permiten reducir los niveles plasmáticos de colesterol, a nivel de intestino, el hecho de incorporar fitoesteroles hace que la cantidad de colesterol que pasa a la sangre sea menor, por lo que se producen mejoras a nivel cardiovascular.

Mecanismo de acción de los fitoesteroles Estos compuestos actúan de forma complementaria en varios procesos de metabolización y absorción: -

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Micelación: Las grasas requieren procesos de micelación para ser absorbidas, como estos compuestos son análogos a las grasas, se incorporan en las micelas y queda colesterol sin esterificar porque en su lugar se están micelando estos compuestos, se produce una reducción en la incorporación de colesterol en el enterocito. Funcionamiento de LCAT: interfieren en el funcionamiento de la LCAT, los fitoesteroles absorbidos actúan en esta enzima esterificándose ellos en lugar de colesterol, reduciendo los niveles de colesterol que pueden pasar a nivel circulante. Potenciación salida: actúan a nivel del transportador ABC, facilitando que las grasas no esterificadas salgan hacia fuera, potencian su salida

El consumo de estos fitoesteroles favorece una mayor concentración de lípidos en las heces, debido a que no se absorbe y debe ser eliminado. La diferencia es que los estanoles se absorben menos, hay menor formación de micelas y menos incorporación en el organismo, por lo que tienen un beneficio menor. o

Propiedades anticancerígenas // Regulación inmune // Reducción del alargamiento de próstata // Reducción del nivel de azúcar en sangre e inflamación 4

Bioquímica de la nutrición

Alcohol Molécula que podemos ingerir y somos capaces de absorber y metabolizar y tiene consecuencias en nuestro organismo. Proceso de absorción oxidativa: una vez ingerido se absorbe en el estómago y una parte en el intestino, en mayor o menor cantidad dependiendo de ciertas condiciones. Una vez absorbido, se cataboliza en el hígado para poder eliminarlo, mediante varias enzimas: el alcohol se transforma en acetaldehído, que luego pasa a acetato en la mitocondria, para seguir la ruta de transformación hasta acetilCoA. Si consumimos alcohol en exceso, además de esta vía, se activan otras vías de degradación: vía de los microxisomas y vía de los peroxisomas. -

Peroxisomas: actúa la catalasa, que realiza la primera etapa de la transformación, transforma el alcohol en acetaldehído y luego se transporta a la mitocondria Microxisoma: transformación del alcohol en acetaldehído por la enzima CYP2E1, mediante la oxidación de NADPH a NADP, luego transporte a la mitocondria.

A medida que se transforma más alcohol, aumenta la formación de más radicales libres y se produce más daño en el organismo. Proceso de absorción no oxidativa: en lugar de transformar el alcohol en acetaldehído, lo esterificamos y lo acumulamos en el hígado, proceso que puede generar hígado graso por consumo excesivo de alcohol. Esta vía se activa cuando se da un consumo habitual y muy abundante del alcohol.

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El paso de alcohol a acetaldehído se da por la alcohol deshidrogenasa (ADH) El acetaldehído formado tiene dos destinos: distribución por el organismo, generando los síntomas de borrachera y resaca (acumulación de acetaldehído que no se degrada y provoca esos efectos), o transformación en acetato por la ALDH, dando lugar a acetilCoA y eliminándose del cuerpo.

En los dos procesos de transformación se generan radicales libres, tras la reducción de NAD+, por lo que un mayor consumo se asocia a una mayor producción de radicales, que son dañinos para el organismo.

Alcohol flush response: intolerancia al alcohol producida por una variación en un SNP, mutación en la ALDH que reduce su velocidad de actuación y la ADH, que aumenta su velocidad de transformación. Cuando los individuos con esta mutación beben alcohol, generan acetaldehído en exceso, a una velocidad mayor que la de degradación, por lo que acumula y los síntomas de embriaguez aparecen muy pronto (cara roja, manchas e incluso desmayo)

Bioquímica de la nutrición Metabolismo del etanol El etanol tiene una rápida absorción en el tracto gastrointestinal superior, dando unas concentraciones máximas en sangre pasada, aproximadamente, una hora desde su consumo. Los niveles alcanzados dependen de varios factores: velocidad de consumo, ingesta de alimentos, tasa de vaciamiento gástrico, hábito corporal o sexo del individuo. El etanol se elimina del organismo a una velocidad muy lenta, por lo que sigue siendo detectable en sangre muchas horas después de su consumo, a veces incluso al día siguiente. Las mujeres presentan una mayor concentración de alcohol en sangre que los hombres, a pesar de haber consumido la misma cantidad. Esto se debe al agua corporal y, por lo tanto, a la compartimentación en la que se distribuye el etanol, que es considerablemente más pequeña que en hombres.

Efectos provocados por el consumo excesivo de etanol -

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Hipoglucemia: por detención del uso de la glucosa por una inhibición de la gluconeogénesis Hígado graso, hepatitis y cirrosis: acumulación de ésteres del alcohol (TAG) por aumento de la lipogénesis, reducción de la oxidación de ácidos grasos y de la velocidad de secreción de los TAG debido al aumento de concentración de acetil-CoA, que desarrolla en hepatitis y cirrosis Alteración de la función gonadal Efectos neurológicos diversos: generación de dependencia, que depende del individuo …

El consumo de alcohol produce una gran generación de ROS debido a la degradación del etanol, que generan daño oxidativo, estrés oxidativo y peroxidación lipídica, pudiendo provocar enfermedad hepática alcohólica. La producción de ROS puede modificar o modular la transcripción de ciertos genes que van a acabar produciendo daño en muchos lugares del organismo (JACK-STAT3, NFκB…) Además de esos daños, hay un componente epigenético determinante en el consumo de alcohol. Este componente actúa por modificación de las histonas, LRNAs (long non-coding RNAs), miRNA, etc, que se han visto asociadas a la aparición de enfermedades importantes por el consumo excesivo de alcohol.

El consumo moderado de alcohol asociado a nivel epidemiológico con un menor número de muertes pero a medida que el consumo se hace más importante se produce un aumento de las muertes asociadas al consumo de alcohol.

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