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Efectos antioxidantes de los micronutrientes

diciembre 1, 2011

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Los procesos metabólicos que requieren la presencia de oxígeno, los mecanismos de defensa propios del organismo y los factores externos dan lugar a la formación de las llamadas especies reactivas de oxígeno (ERO) o sustancias “prooxidantes”, las cuales oxidan los lípidos, el ADN y las proteínas, pudiendo afectar a la función de los mismos. El consumo adecuado de ingredientes de origen vegetal con efecto “ antioxidante ” parece desempeñar un papel importante en la prevención de enfermedades degenerativas como las de tipo cardiovascular y algunos tipos de cáncer. Los carotenoides, las vitaminas C y E y los flavonoides destacan entre estas sustancias que el organismo no puede sintetizar por sí mismo.

La definición del término “ estrés oxidativo ” ha experimentado un cambio radical en el transcurso de las últimas décadas, cambio que se ha visto reflejado en las recomendaciones nutricionales o en los suplementos de ciertas sustancias de acción antioxidante. Actualmente, el estrés oxidativo se define como un estado de desequilibrio entre prooxidantes y antioxidantes que provoca daño celular o la destrucción de las vías de señalización implicadas en el desarrollo de enfermedades. En relación con la investigación sobre el estrés oxidativo está la búsqueda de indicadores del grado de daño oxidativo. Estos indicadores permiten, por ejemplo, comprobar los efectos antioxidantes de alimentos específicos.



Estrés oxidativo

El estrés oxidativo describe un desequilibrio entre prooxidantes y antioxidantes y los efectos que este desequilibrio tiene sobre el organismo. Las especies reactivas de oxígeno, entre las que se incluyen tanto los radicales (anión radical superóxido, radicales peroxilo, radical hidroxilo y nitroxilo) como los no radicales ( oxígeno singlete, peróxido de hidrógeno o hidroperóxidos), son interceptadas por el sistema de defensa antioxidante del cuerpo. Sin embargo, algunas especies reactivas de oxígeno se forman durante los procesos de defensa para, por ejemplo, combatir ciertos organismos patógenos. El sistema de defensa puede fortalecerse con la ayuda de micronutrientes de acción antioxidante suministrados en cantidades suficientes en la dieta. Si el cuerpo no dispone de suficientes antioxidantes y predominan las sustancias prooxidantes, esta situación puede derivar en estrés oxidativo y sus consiguientes daños. Las modificaciones oxidativas en biomoléculas como el ADN, las proteínas y los lípidos, favorecen la aparición de varias enfermedades. A su vez, las modificaciones oxidativas de las bases de ADN pueden dar lugar a mutaciones como paso previo a la aparición de cáncer, y las lipoproteínas de baja densidad ( LDL, por sus siglas en inglés) oxidadas participan en la formación de placas ateroscleróticas.

De acuerdo con la definición actual, los antioxidantes son sustancias que retrasan, previenen o eliminan el daño oxidativo de una molécula diana (1). A esto hay que añadir su papel protector frente a alteraciones de las vías de señalización sensibles al estado redox. Los estudios muestran que los sensores redox celulares regulan la expresión génica y la posterior modificación de las proteínas, y que estos procesos de regulación están modulados por los antioxidantes (2). Sin embargo, aún no está clara la importancia de dichos procesos para la nutrición y la salud de las personas.

En relación con los aspectos perjudiciales del daño oxidativo, se encuentra la búsqueda de indicadores (biomarcadores) fiables. Hasta la fecha se han llevado a cabo numerosos estudios con biomarcadores de oxidación de proteínas, lípidos y ADN a fin de comprobar los efectos antioxidantes de alimentos o productos específicos. Para ello se parte de la asunción de que, en comparación con un control, la ingesta de antioxidantes va acompañada de una menor concentración de biomarcadores en la sangre, la orina o los tejidos. En la actualidad se está discutiendo la validez biológica y analítica de los diferentes biomarcadores de daño oxidativo.



Biodisponibilidad de los antioxidantes

La biodisponibilidad se refiere a la fracción de la dosis administrada de una sustancia que alcanza la circulación tras su liberación, es absorbida, se distribuye a los tejidos y llega finalmente a su lugar de destino para ser metabolizada y excretada. Los factores que afectan la biodisponibilidad de los antioxidantes en los alimentos son la naturaleza de la matriz alimentaria de la que forman parte los micronutrientes y la forma en que estos se almacenan. El tratamiento y la preparación de los alimentos, ya sean congelados, cocinados, licuados o procesados industrialmente, provocan la ruptura de las paredes celulares (de la fruta y la verdura, por ejemplo) mejorando normalmente la biodisponibilidad de los antioxidantes. Dado que la mayoría de los antioxidantes no son suficientemente estables a altas temperaturas y reaccionan de forma sensible cuando se exponen al oxígeno, resulta necesario someterlos a una cuidadosa preparación. En el caso de los carotenoides y la vitamina E liposolubles, los lípidos ingeridos en la dieta favorecen su absorción en el intestino. La concentración de antioxidantes en los alimentos suele disminuir durante el almacenamiento de estos últimos. Protegiéndolos de la luz o conservándolos a bajas temperaturas se consigue retrasar la degradación de las sustancias. Los suplementos dietéticos ofrecen antioxidantes con una mayor biodisponibilidad, la cual se garantiza mediante el uso de métodos de producción optimizados.

Además de la naturaleza de los alimentos que contienen antioxidantes, ciertas pautas de comportamiento como los hábitos alimentarios, el consumo de alcohol y tabaco, el estado nutricional, la edad, el sexo o las enfermedades, también pueden afectar a la biodisponibilidad de los antioxidantes. Así, por ejemplo, los niveles de vitamina C y E y de betacaroteno en sangre son más bajos en los fumadores que en los no fumadores (3), debido a que los prooxidantes “consumen” grandes cantidades de estos micronutrientes. En el caso de los carotenoides, los niveles plasmáticos muestran diferencias relacionadas con el sexo. Las enfermedades que conllevan alteraciones en la reabsorción de lípidos a menudo también están asociadas con una menor absorción de antioxidantes liposolubles (4). En cuanto a la biodisponibilidad de los micronutrientes antioxidantes, las diferencias individuales se deben probablemente a variaciones genéticas (poliformismos) en las proteínas que intervienen directa o indirectamente en la absorción, la distribución o el metabolismo de las sustancias. Se han descrito varios poliformismos para las oxigenasas que catalizan la escisión de betacaroteno para transformarlo en vitamina A (retinol). Asimismo, se ha demostrado que los poliformismos de los genes involucrados en el metabolismo de los lípidos influyen en el nivel plasmático de los carotenoides y la vitamina E (5).

Se cree que una ingesta no equilibrada de un antioxidante en dosis altas puede resultar perjudicial a largo plazo. La red antioxidante es un sistema multicomponente que requiere una combinación equilibrada. Los estudios in vitro han revelado que los antioxidantes tienen una acción prooxidante en altas concentraciones, si bien aún no está claro hasta qué punto estos efectos prooxidantes son importantes en el organismo. Para comprobar la biodisponibilidad, deberían realizarse estudios de intervención con antioxidantes aislados o bien en mezclas. Normalmente esto se lleva a cabo midiendo el aumento de un determinado micronutriente en el plasma. Sin embargo, para demostrar el efecto antioxidante, con frecuencia solo se mide la variación indiferenciada de la capacidad antioxidante total de la sangre o el plasma.



Indicadores de daño oxidativo

A fin de detectar los daños oxidativos provocados por especies reactivas de oxígeno (ERO), se han desarrollado diversos métodos que tienen como objetivo verificar cambios químicos en las estructuras celulares modificadas oxidativamente. Las moléculas diana suelen ser en su mayoría lípidos, ADN o proteínas. Los biomarcadores del daño oxidativo también se emplean para registrar el efecto de una intervención con antioxidantes (6). En este caso, se parte del supuesto de que la ingesta de sustancias antioxidantes disminuye el daño en comparación con un control. Como evidencia de daños en los lípidos se pueden medir varios productos finales de la degradación, que se forman cuando los lípidos de la membrana o el plasma reaccionan con las ERO. Para identificar los daños oxidativos en el ADN, se suelen cuantificar las bases de ADN modificadas por medio de la electroforesis de células individuales. Para medir la oxidación de proteínas, se modifican cadenas laterales de aminoácidos (como la histidina, la arginina o la lisina) introduciendo grupos carbonilo (7).

Como prueba de los efectos antioxidantes de los alimentos, alimentos funcionales, extractos, suplementos dietéticos o ingredientes aislados son decisivos estudios en humanos con suficiente significancia estadística y unos biomarcadores válidos (8). No obstante, la utilidad y validez de los biomarcadores empleados para evaluar el daño oxidativo sigue siendo motivo de controversia. Lo ideal sería que los biomarcadores pudieran además asociarse con las correspondientes manifestaciones clínicas: por ejemplo, un aumento de la oxidación de lípidos con alteraciones vasculares arterioscleróticas o daños en el ADN con mutaciones desencadenantes de cáncer. Las relaciones en este campo tampoco están claras, por lo que se necesita seguir investigando. Pese a todas estas limitaciones, el uso de biomarcadores resulta de gran utilidad.



Efectos de los antioxidantes

Los procesos asociados con la formación de especies reactivas de oxígeno (ERO) desempeñan un papel importante en la comunicación dentro de una célula y entre células específicas. Las ERO (como el anión superóxido y el peróxido de hidrógeno) son moléculas de señalización que desencadenan respuestas celulares o rompen el equilibrio redox de una célula, modificando en consecuencia las proteínas sensibles al estado redox (sensores redox) y dando lugar a la formación de una señal. Las dos vías de transducción de señales pueden solaparse parcialmente e interaccionan entre sí. A través de las vías de señalización intracelular se modula el crecimiento de las células, la diferenciación o la muerte celular, así como la formación de nuevos vasos sanguíneos o los procesos metabólicos de la energía (9).

La principal función de los micronutrientes antioxidantes que forman parte de la dieta es la de actuar como cofactores enzimáticos. Así, por ejemplo, la vitamina C es indispensable para la biosíntesis del colágeno ; la carnitina o la adrenalina como coenzima de la prolina y lisina hidroxilasas. El betacaroteno, por su parte, es de vital importancia en el aparato fotosintético de las plantas, donde tiene la función de evitar el daño fotooxidativo; efecto también aplicable a las personas. Pero el betacaroteno es importante, sobre todo, como fuente de vitamina A (10): Tanto el betacaroteno como otros compuestos de la provitamina A contribuyen notablemente al aporte de vitamina A a través de la dieta. Hasta donde se conoce, los mecanismos de acción de la vitamina A no son sensibles al estrés oxidativo.

Recientemente, el interés de las investigaciones se ha centrado de forma especial en los flavonoides, la mayoría de los cuales solo demuestra un efecto antioxidante in vitro. Su efecto antioxidante en el organismo, sin embargo, es más bien limitado. Pero la importancia de algunos flavonoides se justifica en gran medida a través de otras propiedades fisiológicas y farmacológicas que no tienen correlación con los efectos antioxidantes. Así, por ejemplo, la epicatecina, que se encuentra presente en el cacao, el té verde o las manzanas, tiene efectos vasodilatadores que apuntan a una posible acción protectora frente a enfermedades cardiovasculares (11).

Bibliografía

  1. Gutteridge J. M. C. and Halliwell B. Antioxidants: Molecules, medicines, and myths. Biochem Biophys Res Commun. 2010; 393:561–564.
  2. Sies H. and Jones D. P. Oxidative stress. In: Fink G. (ed). Encyclopedia of Stress. 2007; 3:45–48.
  3. Polidori M. C. et al. Cigarette smoking cessation increases plasma levels of several antioxidant micronutrients and improves resistance towards oxidative challenge. Br J Nutr. 2003; 90:147–150.
  4. Drai J. et al. Plasma fatty acids and lipid hydroperoxides increase after antibiotic therapy in cystic fibrosis. Int J Vitam Nutr Res. 2009; 79:87–94.
  5. Borel P. et al. Human fasting plasma concentrations of vitamin E and carotenoids, and their association with genetic variants in apo C-III, cholesteryl ester transfer protein, hepatic lipase, intestinal fatty acid binding protein and microsomal triacylglycerol transfer protein. Br J Nutr. 2009; 101:680–687.
  6. Griffiths H. R. et al. Biomarkers. Mol Aspects Med. 2002; 23:101–208.
  7. Dragsted L. O. Biomarkers of exposure to vitamins A, C, and E and their relation to lipid and protein oxidation markers. Eur J Nutr. 2008; 47:3–18.
  8. Verhagen H. et al. Status of nutrition and health claims in Europe. Arch Biochem Biophys. 2010; 501:6–15.
  9. Valko M. et al. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol. 2007; 39(1):44-84.
  10. Grune T. et al. Beta-Carotene is an important vitamin A source for humans. Hohenheim Consensus Conference. The Journal of Nutrition. 2010; 140(12):2268–2285.
  11. Heiss C. et al. Endothelial function, nitric oxide, and cocoa flavanols. J Cardiovasc Pharmacol. 2006; 47:128–135.