TEMA 3- Components no-nutrients PDF

Preview

Summary

Download TEMA 3- Components no-nutrients PDF

Description

TEMA 3 Components No-Nutrients NO NUTRIENTS Es defineixen com a compostos que s’ingereixen amb els aliments però que: • No intervenen en les funcions metabòliques. Exemple: carboximetilcel·lulosa • Intervenen en les funcions metabòliques i les alteren: no es considera un mecanisme normal del metabolisme. Exemple: substàncies estimulants com la cafeïna, la teïna o l’alcohol. No són essencials per la supervivència de l’organisme.

FITOQUÍMICS Literalment vol dir “químics de les plantes”. S’han identificat milers de fitoquímics diferents, trobats en vegetals, fruites, grans, fruits secs, llavors... Són compostos sintetitzats per les plantes. La seva ingesta no és essencials per la supervivència, no tenen CDR, però tenen efectes beneficiosos. Menjant aliments vegetals rics en fitoquímics pot ajudar a prevenir almenys 1 de cada 5 casos de càncer, així com altres malalties com malalties cardiovasculars.

Es tracta d’un rang molt variat de molècules. A nivell organolèptic estan involucrats en la percepció de sabor (flavor= conjunció gust i aroma), per exemple, inicien cascada gust amarg o dolç. També estan involucrats en colors i aspecte visual dels aliments (pigments: carotens, compostos fenòlics…). - Carotenoides: de la família dels terpens, involucrats en colors, pro-vitamina A. No són nutrients però donen lloc a nutrients - Alcaloides: cafeïna, teïna - Compostos nitrogenats diferent a proteïnes: aminoàcids no proteics (hi ha més de 200 AA que no formen part de proteïnes, com per exemple, la taurina) - Compostos organosulfurats: involucrats en aromes - Fitosterols: importants en regulació colesterol - Compostos fenòlics: molt ben definida Bioquímica de la Nutrició 1

alilic sulfur compounds: responsables aroma de l’all

Exemples de les diferents famílies de compostos (no fa falta saber-los lol)

Com ajuden a prevenir malalties? Protegeixen contra malalties cròniques no transmissible - Estimulen el sistema immune: defensa del cos contra virus, bacteris i altres agents patògens. - Bloquegen el potencial carcinògens (substàncies que provoquen càncer) per formar-se a partir de substàncies que mengem, bevem i absorbim de l’entorn. - Redueixen l’oxidació: el dany de les cèl·lules que es produeix amb l’edat i l’exposició a la contaminació. L’oxidació, provocada per radicals lliures, provoquen anormalitats en les cèl·lules que poden causa càncer. - Disminueixen la taxa de creixement de cèl·lules cancerígenes. - Redueixen la inflamació, que proporciona un ambient favorable pel creixement del càncer. - Provoca la mort (apoptosi) de cèl·lules danyades que poden ser precursores de càncer - Prevenen el dany del DNA i ajuden als mecanismes de reparació del DNA. - Ajuden regular hormones (com estrògens o insulina). Un excés d’aquestes hormones estan relacionades amb un increment del risc de càncer de còlon i de mama. Hi ha evidències d’interacció en rutes metabòliques involucrades en la protecció de malalties. Tot i això, també hi ha controvèrsia en alguna d’aquestes substàncies. És important la quantitat consumida: per exemple, els carotens en molta concentració, tot i que protegeixen contra l’estrès oxidatiu, pot convertir-se en pro-oxidant afavorint alliberació de ROS i provocar més estrès. Han de formar part d’una dieta equilibrada.

Bioquímica de la Nutrició

2

El seu paper és transversal: actuen en paral·lel en diferents dianes de l’organisme (multi-target) Hi ha una sèrie de marcadors que augmenten risc de càncer. Els fitoquímics no només paralitzen la inflamació per exemple, sinó que actuen a diferents nivells i inhibeixen certes vies. Per exemple, inhibeix leptina, insulina, mTOR, etc. Això dificulta molt la investigació dels efectes dels fitoquímics, és difícil trobar quin és el seu mecanisme d’acció.

COMPOSTOS FENÒLICS Són fitoquímics generats per les plantes en situacions d’estrès (molta radiació solar, estrès hídric, atac de patògens, etc.) com a mecanisme de defensa. Els organismes heteròtrofs quan els consumeixen els podem metabolitzar i tenen conseqüències en l’organisme. La seva síntesi no es constant en les plantes, depèn de l’any, les condicions, el lloc de cultiu, els tractaments agrícoles…. Hi ha moltes variables que influeixen en el contingut de compostos fenòlics en els vegetals.

Estructura

Hi ha m´s de 8000 estructures diferents descrites com a compostos fenòlics, amb gran variabilitat i heterogeneïtat, fet que també en dificulta estudi.

COMPUESTOS FENÓLICOS

La seva estructura es defineix per tenir mínim 1 anell fenòlic aromàtic amb un grup hidroxil. Solen tenir més d’un anell à polifenols. Hi ha diferents famílies a nivell estructural. Es divideixen en 2 blocs: • Flavonoides: la majoria, tenen la unitat bàsica Ácido gálico Ácidos fenólicos de 3 anells (realment són només 2 anells A i B, el C es un ciclació per poder unir-se) Resveratrol Estilbenos Es subdivideixen en isoflavones, flavonols, Pinoresinol Lignanos flavanones, antocianines, flavones, flavanols, etc. Isoflavonas • No flavonoides: àcids fenòlics, estilbens i lignans Flavonoles Flavonoides

Flavanonas Antocianinas Flavonas

Generalment no estan solts sinó que es troben units a sucres (glucosa o components de la fibra). Bioquímica de la Nutrició

Flavanoles

3

11

Efectes • • •

•

Prevenció de la hipertensió. Prevenció de les malalties cardiovasculars (ECDV = enfermedad cardiovascular) Prevenen l’estrès oxidatiu: els anells fenòlics capten els radicals lliures. Es mobilitzen els electrons entre els diferents anells. L’electró lliure va passant pels diferents anells, de manera que en aquest temps l’electró no està reaccionant i per tant prevé l’estrès oxidatiu. Intervenen en l’homeòstasi de la glucosa i els lípids.

Metabolització dels compostos fenòlics El nostre organisme és capaç de degradar-los per finalment alliberar estructures més petites que es poden absorbir a l’intestí. 1. A l’estómac el baix pH degrada els compostos de forma parcial 2. A l’intestí prim es secreten enzims que van trencant-los en unitats menors i en faciliten l’absorció L’absorció a l’intestí prim és poca (2-3%), només es poden absorbir els que formen unitats més petites La conjugació amb sucres facilitat l’absorció gràcies a la presència de transportadors específics (per exemple, transportadors de glucosa). Els compostos fenòlics que es troben en formes lliures són minoritaris. 3. Al còlon, per acció de la microbiota, es produeixen fermentacions que poden trencar l’estructura i, per tant, acabar de ser absorbits à paper fonamental de la microbiota. Independentment de si l’absorció es produeix a l’intestí prim o al còlon, són transportats al fetge on pateixen un procés de transformació. S’uneixen grups funcionals per poder ser distribuïts per la sang fins als teixits diana de l’organisme, on tindran funcions diverses. Una vegada hagin “jugat el seu paper” (realitzat la seva funció), l’excés i els metabòlits resultants s’eliminen per la orina. Per la femta s’eliminen els que no s’hagin pogut absorbir (l’absorció depèn de la microbiota de l’individu, l’edat, l’estat de salut, etc.).

Bioquímica de la Nutrició

4

Fase II del metabolisme Al fetge es conjuguen i incorporen grups funcionals gràcies a l’acció de diferents enzims: • UDP-Glucuroyltransferasa (UGT) à Glucuronidació

•

Sulfotransferasa (SULT) à Sulfatació

•

Catechol-O-methyl transferasa (COMT) à Metilació

És important tenir en compte que no hi ha compostos que tinguin més especificitat per ser metabolitzat per un o un altre enzim, en general tots poden ser metabolitzades pels 3 enzims. Això genera un nombre variable i complex de compostos derivats de la metabolització. (depèn més de l’individu que del compost: poden haver-hi SNP que facin que, per exemple, la UGT sigui mutant o inactiva) totes tenen afinitat Metabolisme microbià (còlon) La microbiota fermenta els compostos i en desfà l’estructura en metabòlits més petits. Els diferents fragments resultants de la fermentació que s’absorbeixen al còlon van al fetge on es metabolitzen. Alguns també poden distribuir-se per l’organisme tal qual. Com a resultat hi ha una variabilitat molt gran de metabòlits.

Bioquímica de la Nutrició

5

Hi ha diversos factors que afecten a la metabolització dels compostos fenòlics: • Factors interns: - Factors digestius (enzims, temps de trànsit intestinal, microbiota) - Edat i sexe - Estat de salut - Genètica (per exemple, si hi ha mutacions) - Ritmes circadians… els enzims no es secreten en la mateixa concentració constantment, hi ha fluctuacions. Depèn de l’hora en que es consumeixi el compost es metabolitzarà d’una manera o una altra. • Factors externs: - Factors ambientals: concentració en la que apareixen els compostos al vegetal. - Factors de l’aliment: contingut de nutrients i la interacció que estableixen amb el polifenol. - Factors de processament: extracció, emmagatzematge, cuinat - Factors dels polifenols: estructura química, concentració en l’aliment, quantitat consumida... Exemple d’una tesi doctoral: “Factors interns i externs que afecten el metabolisme, la biodisponibilitat, la distribució de teixits i la bioactivitat dels flavanols de llavors de raïm”

Funcions Tenen funcionalitats molt interessants ja que actuen en diferents tipus de vies i rutes

Bioquímica de la Nutrició

6

•

Interaccionen amb receptors nuclears

•

Efectes epigenètics Es tracta animals d’experimentació amb compostos fenòlics per veure si passen o no a la descendència.

•

Modulació de miRNA

Evidències en humans

Bioquímica de la Nutrició

7

Exemple de la interacció de diferents rutes: Objectius moleculars suposats per als polifenols que mostren la seva influència en les respostes metabòliques i inflamatòries cel·lulars, que es poden interpretar com una integració de múltiples vies en resposta a l’estrès cel·lular. Aquestes vies són extremadament complexes, fins i tot quan no es representen factors que es reprimeixen per evitar patrons oscil·latoris o caòtics. Diversos objectius, múltiples senyals i diferents dimensions (espai-temps) dificulten el reconeixement de patrons simples i probablement representen un exemple d’un sistema de difusió de reaccions autoorganitzador i auto-reparador proposat originalment al clàssic article de Turing de 1952 “La base química de morfogènesi. " Cada ruta interacciona amb altres vies. Per exemple, es sap que al final pot afectar modulació de al inflamació però els mecanismes són difícils de determinar.

Modulació cel·lular en càncer Els compostos fenòlics inhibeixen alguns rutes relacionades amb el càncer.

Efecte dels fitoquímics sobre les cèl·lules mare del càncer: els noms dels fitoquímics estan en vermell. Els fitoquímics suprimeixen les vies de senyalització d’Akt / PI3K, Wnt- β-catenina, Hedgehog, Notch i NF-κB i inhibeixen les bombes d’efluència de medicaments Bioquímica de la Nutrició

8

Progressió de cèl·lules amb inflamació a cèl·lules cancerígenes. S’apliquen compostos fenòlics que actuen sobre marcadors d’inflamació. Paralitzen les citoquines pro-inflamatòries i impedeixen la formació de cèl·lules tumorals També actuen sobre cèl·lules cancerígenes i eviten la progressió de la malaltia. Esquema de vies inflamatòries implicades en la carcinogènesi ovàrica i la seva inhibició per fitoquímics.

Dianes en la inhibició del creixement del tumor de mama mediada per la curcumina.

S’ha observat que els compostos fenòlics estan involucrats en la modulació cel·lular del càncer, però els mecanismes son molts complexos. (Molt incipient a nivell d’investigació, sinó ja tindríem cura del càncer xd) Per exemple, estan involucrats en paralització del cicle cel·lular en cèl·lules cancerígenes impedint que passin de la fase G1 a la fase S (replicació material genètic).

Bioquímica de la Nutrició

9

Control del cicle cel·lular (G1 a S)

Efectes moduladors de fitoquímics sobre els complexos CDKI, CDK-ciclina i Rb-E2F associats amb la detenció de G1 i la inhibició de la proliferació en cèl·lules cancerígenes.

Efectes moduladors de fitoquímics sobre les molècules reguladores del cicle cel·lular que condueixen a la detenció de G2-M en la progressió del cicle cel·lular de les cèl·lules cancerígenes, que també s’associa amb un augment de la mort apoptòtica de la cèl·lula. Es demostra que la regulació ascendent de p53 i p21 / cip1 i la disminució de l’activitat de la fosfatasa cdc25C i la cdc2 / p34 quinasa per fitoquímics són esdeveniments moleculars crítics que condueixen a la detenció del G2-M a les cèl·lules cancerígenes.

Aquesta modulació també es dona per miRNA:

Bioquímica de la Nutrició

10

Reducció de l’estrès dicarbonílic La glicòlisi anaeròbica genera un metabòlit anomenta metil-glioxal que és tòxic per l’organisme: genera modificacions quan interacciona amb les proteïnes o el DNA (glicació).

L’organisme té una maquinària enzimàtica que s’encarrega de degradar el metil-glioxal a formes no tòxiques.

Són enzims dependents de glutatió que passen el glutatió a lactat que és més fàcil de degradar. D’aquesta manera es paralitza l’impacte negatiu del metil-glioxal. Per diferents motius aquesta maquinària pot fallar i poden acumular-se les interaccions amb proteïnes o DNA i generar dany (similar al que passa amb les ROS). Això pot portar a angiogènesi de processos inflamatoris, cancerígens… L’acumulació de concentracions anormalment elevades de metil-glioxal i/o altres metabòlits αoxoaldehids reactius és el que es coneix com a estrès dicarbonílic. Mecanisme anti-inflamatori per l’acció de la inducció de Glo1 (cia el factor de transcripció Nrf2). Fletxes grogues: mecanismes de millor de la salut per inducció de Glo1 Fletxes roges: supressió de processos perjudicials. L’estimulació de la glioxilasa 1 (Glo1) preveu la producció de les molècules tòxiques per l’organisme. (Glo1 es una proteïna supressora de tumors à els inductors poden tenir un rol en la prevenció del càncer)

Bioquímica de la Nutrició

11

Diabetis Els compostos fenòlics actuen a diferents nivells en la prevenció de la diabetis.

Tenen efectes terapèutics en la inflamació associada amb la diabetis:

FITOSTEROLS Són de la família dels terpenoides. Són anàlegs estructurals del colesterol, per això tenen beneficis en la disminució dels nivells circulants de colesterol. Diferents tipus d’estructures:

Bioquímica de la Nutrició

12

L’oli de sèsam és el més ric en fitosterols. El campestanol estructuralment és un fitoestanol i no un fitosterol: es diferencien en les insaturacions dels enllaços (els fitoestanols no tenen cap insaturació).

tant els esterols com els estanols tenen beneficis: són anàlegs funcionals No obstant això, sembla que els estanols tenen menor biodisponibilitat.

Mecanisme d’acció S’ha observat que el consum continuat de fitosterols redueix els nivells de colesterol.

Sense fitosterols, la majoria del colesterol s’absorbeix i es metabolitza.

Bioquímica de la Nutrició

Amb fitosterols hi ha una competència per la formació de micel·les necessàries per l’absorció de lípids à menor formació de micel·les i per tant menor absorció de colesterol a l’intestí prim.

13

Els fitosterols actuen a diferents nivells: 1. Competència: menor absorció colesterol. Desplacen de manera competitiva el colesterol alimentari per incorporació a micel·les mixtes. Les micel·les són absorbides pels enteròcits pel transportista Niemann-Pick C1-Like 1 (NPC1L1). 2. El colesterol dietètic s’esterifica fàcilment a àcids grassos mitjançant l’acilcoenzim A colesterol aciltransferasa (ACAT), incorporat als quilomicrons, i transportat al sistema limfàtic. 3. L’excés de colesterol dietètic i el 96% de fitosterols absorbits són bombejats de nou a la llum intestinal mitjançant transportadors de casset d’adenosina trifosfat i unió (ABC) (ABCG5 / 8) i posteriorment són excretats. Quan s’estudien aquests productes (en animals d’experimentació), una forma de confirmar la seva efectivitat és mirant els nivells plasmàtics de colesterol, però també el contingut de lípids a la femta

2 1

3

El conjunt dels 3 mecanisme redueix de forma significativa els nivells de colesterol circulant. Un consum continuat i a elevades concentracions de fitosterols podria tenir efectes negatius en l’absorció de vitamines liposolubles, per això les dosis recomanades estan molt pautades. Es recomana consumir els productes destinats a la reducció de colesterol (com “danacol”) per la nit perquè és quan està actiu el metabolisme del colesterol (ritmes circadians)

Altres funcions • • • • •

Tenen propietats anticarcinogèniques Regulació immune Reducció de l’engrandiment de la pròstata Reducció de la glucosa en sang Reducció de la inflamació

Bioquímica de la Nutrició

14

ALCOHOL METABOLISME DE L’ETANOL L’etanol un no nutrient que ingerim en la nostra alimentació i absorbim en diferents parts de l'intestí. La metabolització es pot dur a terme mitjançant dos processos: • Via oxidativa: a l'estómac hi ha una certa absorció que dependrà que hàgim menjat o no, si hem menjat serà progressiu. Principalment s'absorbeix en l'intestí prim, i viatjarà fins el fetge on es metabolitzarà. L’enzim alcohol deshidrogenasa (ADH) transforma l’etanol a acetaldehid i al mitocondri passa a acetat per acció de l’aldehid deshidrogenasa (ALDH). D’acetat es transforma a acetil-CoA i passa als teixits. També es pot degradar en peroxisomes i microsomes (en cas de bevedors habituals, ja que és la ruta més ràpida i l'organisme ho preveu). La mitocondrial és la més lenta i l'alcohol està més temps en sang. La ingesta d'alcohol tendirà a provocar esteatosi.

En el procés de metabolització es generen espècies reactives d’oxigen (ROS) que provoquen estrès oxidatiu à dany a les proteines al DNA que generen problemes Bioquímica de la Nutrició

15

Asian Flush Response - Deficiència de l’enzim ALDH-2 - Incrementa l’acetaldehid i indueix la secreció de catecolamines. - Sovint es relaciona amb una ADH més ràpida à encara més acumulació - Provoca enrogiment de la pell i símptomes de ressaca (migranya, etc.) molt ràpidament.

L’etanol té un absorció ràpida al tracte gastrointestinal superior. Les concentracions màximes d’etanol en sang es donen aproximadament 1h després de la ingesta. Diferents factors influeixen en els nivells que s’assoleixen: - Velocitat a la que es beu - Consum amb aliment o no - Taxa de buidament gàstric - Hàbit corporal - Sexe: les dones assoleixen concentracions d’etanol en sang més elevades que els homes després d’una dosi oral estàndard (la seva aigua corporal, en la que es dilueix l’etanol, es molt menor)

L’etanol s’elimina de l’organisme a una velocitat de 7-10mg/h (molt lent) à segueix sent detectable en sang molts hores després de consumir-se (inclús durant tot el dia següent).

Bioquímica de la Nutrició

16

EFECTES PROVOCATS PEL CONSUM EXCESSIU D’ETANOL • •

• • •

Hipoglucèmia: condicionada per una inhibició de la gluconeogènesi Fetge gras, hepatitis i cirrosi: s’acumulen TAG al fetge per augment de la lipogènesi, reducció de l’oxidació d’AG i reducció de la velocitat de secreció dels TAG degut a l’augment de la concentració d’Acetil-CoA Alteracions de la funció gonadal Efectes neurològics diversos. Etc.

Principals fonts generadores de ROS produïdes al fetge durant el consum d’alcohol:

Independentment de que la metabolització de l’etanol sigui més o menys eficient es generen ROS que provoquen danys a l...