Bases NutricionaisBases Nutricionais Professora Me. Gabriela Chamusca 1 Bases Nutricionais Carboidratos 4 Definição 4 Função 4 Classificação 4 Classificação pela quantidade de carbonos na molécula 4 Classificação pelo tempo de digestão e absorção 5 Classificação pelo índice glicêmico e carga gli-cêmica 6 Digestão, absorção e transporte dos carboidratos SUMÁRIO Metabolismo de carboidratos 7 10 Regulação hormonal 11 Glicemia 11 Metabolismo da glicose 11 Lipídios 16 Definição 16 Função 16 Classificação 16 Ácidos graxos 16 Gorduras TRANS 18 Fontes alimentares 18 Digestão, absorção e transporte de lipídios 19 Metabolismo dos lipídios 23 Papel do fígado no metabolismo lipídico 23 Armazenamento da gordura 24 Lipólise e oxidação de gordura 24 Beta-oxidação de ácidos graxos 25 Lipogênese 26 Síntese de corpos cetônicos 26 Síntese de colesterol 27 Proteínas 28 Introdução 28 Função 28 Classificação 28 Composição 29 Os aminoácidos 29 Estrutura 29 Classificação 29 Formação e estrutura 30 Digestão, absorção e transporte de proteínas 31 Metabolismo das proteínas 31 Desaminação oxidativa 33 Transaminação 34 Síntese de ureia 35 Gliconeogênese 35 Oxidação de aminoácidos no músculo esquelético 36 Vitaminas e minerais 38 Introdução 38 2 Bases Nutricionais Necessidades e recomendações 38 Vitaminas lipossolúveis 39 Vitamina A 39 Vitamina D 40 Vitamina E 41 Vitamina K 41 Vitaminas hidrossolúveis 42 Vitamina C 43 Vitamina B1 43 Vitamina B2 44 Vitamina B3 44 Vitamina B6 45 Vitamina B9 46 Vitamina B12 46 Vitamina B5 47 Vitamina B7 48 Minerais 48 Cálcio (Ca) 49 Fósforo (P) 50 Magnésio (Mg) 50 Ferro (Fe) 51 Zinco (Zn) 52 Selênio (Se) 53 Cobre (Cu) 53 Iodo (I) 54 Flúor (F) 54 Cromo (Cr) 54 Manganês (Mn) 54 Molibdênio (Mo) 55 Vanádio (V) 55 Boro (Bo) 56 Lítio (Li) 56 Sódio (Na) 56 Cloro (Cl) 56 Potássio (K) 56 Suplementação com vitaminas e minerais 57 Sistemas antioxidantes 59 Antioxidantes 59 Radicais livres e espécies reativas do oxigênio 60 Estresse oxidativo 61 Vitamina E 62 Vitamina C 62 Flavonoides 63 Betacaroteno 64 Selênio 64 Referências bibliográficas 65 3 Bases Nutricionais Classificação pela quantidade de carbonos na CARBOIDRATOS molécula Definição Os carboidratos biodisponíveis são classificados de acordo com a quantidade de carbonos na molécula – responsável pelo tamanho da mesma –, tempo de digestão e absorção e quantidade de energia liberada. Os carboidratos são macronutrientes formados por carbono, hidrogênio e oxigênio na proporção de 1:2:1 (por exemplo: a glicose é um tipo de carboidrato composto de C6H12O6). São substâncias orgânicas derivadas de aldeídos ou cetonas polihidroxilados. Esta composição química confere a estas moléculas uma característica hidrofílica, ou seja, uma facilidade em se solubilizar em água. No mundo natural encontramos diferentes moléculas que compreendem o grupo dos carboidratos. Entretanto, nem todas elas estão associadas às principais funções nutricionais associadas a este macronutriente, como será discutido no próximo tópico. A classificação proposta divide os carboidratos em monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Monossacarídeos Moléculas formadas por um único monômero (molécula básica considerada como carboidrato e formadora de moléculas maiores). Os monossacarídeos presentes na dieta são a glicose, frutose e galactose. Apesar da glicose ser o carboidrato consumido em maior quantidade e estar presente em basicamente todos os alimentos que são fontes de carboidrato, dificilmente esta é encontrada na sua forma isolada nos alimentos, pois geralmente esta molécula é formadora de moléculas maiores. A frutose é amplamente encontrada nas frutas e no mel. A galactose também é uma molécula formadora de outras moléculas e é encontrada nos laticínios e alguns vegetais como o feijão. Função Os carboidratos são uma importante fonte de energia obtida pelos seres humanos através de suas dietas. Este nutriente é amplamente consumido por todas as células dos órgãos e tecidos humanos e preferencialmente consumido por células metabolicamente ativas, como neurônios, fibras musculares (esquelética e cardíaca) e hemácias. Além disso, são macronutrientes poupadores de proteínas e ativadores metabólicos para os lipídios. Os carboidratos também desempenham papel importante na síntese de nucleotídeos presentes no DNA/RNA. Dissacarídeos Os dissacarídeos são carboidratos formados de dois monossacarídeos. Os mais encontrados na alimentação são: Classificação • Maltose: molécula formada por duas moléculas de glicose. A maltose geralmente é formada a partir da hidrólise parcial do amido, mas também está presente em alguns cereais como o malte. Há atualmente várias classificações propostas para os carboidratos que levam em consideração fatores como tamanho da molécula, origem, biodisponibilidade no organismo humano, velocidade de digestão e absorção e sua metabolização pelo organismo. Abaixo seguem as classificações propostas: • Sacarose: molécula formada a partir da ligação entre glicose e frutose. A sacarose é encontrada na cana-de-açúcar e, portanto, é a molécula componente do açúcar de mesa refinado. A sacarose também é encontrada no mel e em algumas frutas. 4 Bases Nutricionais Figura 1 - Dissacarídeos. • Lactose: dissacarídeo formado pela ligação da glicose e galactose. A lactose é o carboidrato encontrado no leite e derivados. O amido é um polissacarídeo composto apenas de moléculas de glicose dispostas em duas estruturas básicas: a amilose e a amilopectina. Oligossacarídeos Classificação pelo tempo de digestão e absorção Moléculas que possuem na sua constituição de três a nove monossacarídeos. Apesar de existirem diversos oligossacarídeos na natureza, a maioria deles não é digerida pelo organismo humano, por isso são classificados como carboidratos não disponíveis. A maioria dos oligossacarídeos podem também ser classificados como fibras, em decorrência de suas características fisiológicas. Os carboidratos possuem tempo diferente de digestão, absorção e liberação sanguínea de glicose de acordo com seu tamanho, origem e matriz alimentar. Os monossacarídeos e dissacarídeos possuem rápida digestão e absorção, por isso são considerados carboidratos simples. Os polissacarídeos podem apresentar tempo de digestão rápido ou prolongado, dependendo das características do alimento. Alguns exemplos de oligossacarídeos são inulina, rafinose, estaquiose, polidextrose, fruto-oligossacarídeo. A maltodextrina é o único oligossacarídeo biodisponível no organismo humano. Cereais refinados passam por um processo de beneficiamento onde a casca e a parte fibrosa são retiradas do grão integral. Por isso o grão refinado é facilmente mastigado e o amido rapidamente hidrolisado pelas enzimas digestórias, possuindo rápida absorção. Desta forma, alimentos ricos em amido que são ingeridos ou produzidos por cereais refinados são considerados carboidratos simples. Também entram nesta classificação tubérculos sem casca ou com pouca quantidade de fibras na sua composição (exemplo: pão branco, macarrão, arroz, batata cozida sem casca). Polissacarídeos São classificados como polissacarídeos as moléculas formadas por no mínimo dez monossacarídeos, mas também podem ser formados por milhares de monômeros. O polissacarídeo usualmente encontrado na alimentação é o amido, presente em tubérculos e cereais. Há também vários outros polissacarídeos não digeridos presentes em vegetais como a celulose, hemicelulose, pectina, arabinoxilanas, b-glucanas, glucomananas, gomas e mucilagens. O glicogênio é um polissacarídeo de origem animal responsável pelo estoque de carboidratos do organismo. É encontrado no músculo esquelético e no fígado. Os grãos integrais possuem um tempo prolongado de digestão, pois a presença de casca nestes grãos dificulta a hidrolização do amido pelas enzimas digestórias. Desta forma, os grãos integrais, depois de mastigados e deglutidos, permanecem longo tempo no estômago em contato com o ácido clorídrico, 5 Bases Nutricionais responsável pelo enfraquecimento das fibras, facilitando a digestão do amido no intestino delgado. Estes polissacarídeos associados a fibras possuem longo tempo de digestão e absorção, e desta forma são denominados carboidratos complexos (arroz integral, batata doce, alimentos confeccionados com trigo integral). A carga glicêmica (CG) determina a quantidade e tipo de carboidratos dos alimentos a partir de seu índice glicêmico e tamanho da porção. O índice glicêmico classifica os alimentos que contêm carboidratos pela velocidade que elevam a glicose no sangue. A utilidade da carga glicêmica é baseada na ideia de que alimentos com alto índice glicêmico consumidos em pequenas quantidades podem ter Classificação pelo índice glicêmico e carga gli- o mesmo efeito sobre a glicemia que o consumo cêmica de alimentos de baixo índice glicêmico em grandes quantidades. Por exemplo, consumir 50g de arroz O índice glicêmico (IG) foi criado para determinar branco (que possui alto índice glicêmico) de uma o potencial que um alimento tem de aumentar a vez poderia ocasionar um aumento particular de carga de glicose no sangue. Este índice foi criado pela glicose no sangue, enquanto 25g poderia ocasionar necessidade de se classificar e avaliar os alimentos metade desse aumento. Uma vez que provavelmente de forma específica em relação à quantidade e o parâmetro mais importante seja o pico de glicose velocidade de digestão e absorção dos carboidratos. no sangue, multiplicar a quantidade de carboidratos O consumo de alimentos ricos em carboidratos que em uma porção de comida pelo seu índice glicêmico são digeridos e absorvidos rapidamente ocasiona dá uma ideia do efeito que o consumo do alimento um rápido aumento da concentração de glicose terá na taxa de açúcar no sangue. sanguínea, razão pela qual são considerados de alto índice glicêmico. Os alimentos que contém Tabela 1 - Carga glicêmica de alimentos, carboidratos de digestão lenta e, portanto, liberam porções de 100 gramas glicose gradualmente na corrente sanguínea são os de baixo índice glicêmico. Os alimentos de baixo Alimento IG Alimento IG Bolos 87 Cuscuz 93 índice glicêmico liberam a glicose de forma gradual, Biscoitos 90 Milho 98 apresentam maior quantidade de fibras e aumentam Crackers 99 Arroz branco 81 o tempo de saciedade, ajudando no combate à Pão branco 101 Arroz integral 79 obesidade. Já o consumo de alimentos com alto Sorvete 84 Arroz parboilizado 68 índice glicêmico são responsáveis pelo aumento Leite integral 39 Tapioca 115 repentino da glicemia, ocasionando um pico de Leite desnatado 46 Feijão cozido 69 insulina na corrente sanguínea. O consumo excessivo Iogurte com sacarose 48 Feijão manteiga 44 destes alimentos pode a longo prazo sobrecarregar o Iogurte sem sacarose 27 Lentilhas 38 pâncreas, causando pré-diabetes ou diabetes tipo 2. Apesar de o índice glicêmico ser amplamente utilizado para definir os alimentos da dieta, possui algumas falhas, pois nem sempre o alimento classificado como de índice glicêmico alto possui quantidades altas de glicose em sua porção. Para melhor ajudar a interpretar as informações obtidas pelo índice glicêmico, surgiu uma outra forma de classificação denominada carga glicêmica. 6 All Bran 60 Ervilhas 68 Corn Flakes 119 Feijão de soja 23 Musli 80 Espaguete 59 Aveia 78 Batata cozida 121 Mingau de aveia 87 Batata frita 107 Trigo cozido 105 Batata doce 77 Farinha de trigo 99 Inhame 73 Maçã 52 Chocolate 84 Suco de maçã 58 Pipoca 79 Damasco seco 44 Amendoim 21 Banana 83 Sopa de feijão 84 Bases Nutricionais Kiwi 75 Sopa de tomate 54 Manga 80 Mel 104 Laranja 62 Frutose 32 Suco de laranja 74 Glicose 138 Pêssego enlatado 67 Sacarose 87 Pêra 54 Lactose 65 Digestão, absorção e transporte dos carboidratos Os polissacarídeos e dissacarídeos sofrem digestão no trato digestório até sua forma de monossacarídeos. O processo de digestão ocorre de forma diferenciada de acordo com o tipo de carboidrato, como descrito a seguir. Fonte: <http://www.cdof.com.br/nutri8.htm>. Acesso em: 07/ 04/2014. A digestão do amido se inicia na boca, através da amilase salivar presente na saliva. Devido ao tamanho da molécula de amido e do tempo de permanência do alimento em contato com a amilase salivar na boca, esta digestão é parcial, ocorrendo apenas quebra de parte dessas ligações. Os principais produtos da digestão parcial do amido que alcançam o estômago são: maltose, maltotriose e dextrina. Quadro 1 - Carga glicêmica de alimentos (porções de 100g) Alimento Quantidade de carboidratos Índice Carga glicêmico glicêmica Baguete ~95 ~50% ~48 Batata ~50 ~48% ~25 Banana ~52 ~20% ~10 Arroz branco ~64 ~24% ~15,4 Melancia ~72 ~5% ~3,6 Cenoura ~47 ~7,5% ~3,5 Os produtos da digestão prévia do amido passam pelo estômago sem sofrer hidrólise, pois o mesmo não apresenta enzimas digestórias de carboidratos. Estes irão para o duodeno, a primeira porção do intestino, onde sofrerão a ação hidrolítica da amilase pancreática, enzima componente do suco pancreático que age no lúmen intestinal. As moléculas de maltose e dextrina restantes do processo de digestão da amilase pancreática serão hidrolisadas por enzimas presentes na borda em escova das células intestinais (enterócitos). A maltase é a enzima responsável pela hidrólise das moléculas de maltose, enquanto a glicoamilase é responsável pela hidrólise das moléculas de dextrina. Como resultado final do processo de digestão do amido, encontramse milhares de moléculas de glicose, que serão prontamente absorvidas no duodeno. Fórmulas de cálculo do IG e CG: Quadro 2 - Classificação dos alimentos segundo IG e CG IG Os dissacarídeos são moléculas mais simples de serem digeridas e sua quebra ocorre no intestino delgado. Desta forma, estas moléculas passam ilesas pela boca e estômago e apenas sofrerão ação enzimática na borda em escova, através de enzimas localizadas na membrana externa dos enterócitos, onde estão localizadas as microvilosidades. A sacarase é a enzima responsável pela hidrólise da molécula CG Baixo <60 <10 Médio 60 a 85 10 a 20 Alto >85 >20 7 Bases Nutricionais de sacarose, liberando ao final deste processo uma molécula de glicose e uma molécula de frutose. A lactase é a enzima responsável pela quebra da lactose, liberando uma molécula de glicose e uma molécula de galactose. A maioria dos mamíferos diminui sua produção após o desmame, produzindo quantidades insignificantes ou nulas desta enzima. O ser humano é um dos únicos mamíferos que mantém a produção desta enzima ao longo de sua vida. Entretanto, alguns indivíduos podem apresentar deficiência desta enzima, ocasionando uma incapacidade de digestão da lactose. Este dissacarídeo não digerido percorre todo o intestino e facilmente sofre a ação de bactérias intestinais que levam a sua fermentação, aumentando a formação de gases, desconforto e cólicas. Pode ocorrer também uma maior retenção hídrica ocasionada pela lactose, levando a quadros de diarreia. Esta síndrome é chamada de intolerância à lactose. O carreador de glicose e galactose denominado SGLT1 é um carreador de sódio/glicose acoplado, ou seja, para transportar a glicose para o interior do enterócito, este carreador depende da ligação com o sódio. Portanto a absorção luminal de glicose (passagem do lúmen para o enterócito) só ocorre na presença de sódio. Quando ligados ao carreador, a glicose e o sódio atraem a água que é transportada em conjunto. Este processo acelera a absorção de água e facilita o processo de reidratação, principalmente em casos de desidratação ocorridos por alguma patologia ou por sudorese excessiva (como em alguns exercícios físicos). Este mecanismo explica o porquê da utilização do soro caseiro para processos de reidratação ou a utilização de isotônicos para ajudar a reidratar atletas de forma mais rápida. Após a absorção luminal, a glicose é liberada no sangue por outro carreador denominado GLUT2, responsável pelo transporte da glicose do interior do enterócito para o sangue (absorção sanguínea). Ao final do processo de digestão dos carboidratos, observa-se a seguinte proporção de monossacarídeos absorvidos pelo intestino em relação ao total de carboidratos ingeridos: • 90% glicose • 5% frutose • 5% galactose A frutose é transportada do lúmen para o enterócito (absorção luminal) e do enterócito para o sangue (absorção sanguínea) por meio do carreador específico de frutose GLUT5. Apesar deste carreador ser exclusivo de frutose, a sua velocidade de transporte é lenta: aproximadamente 30g por hora (a velocidade de absorção da glicose e galactose é de 60g/h). Portanto, a alta ingestão de frutose pode levar a uma absorção comprometida da mesma, desencadeando cólicas e desconfortos pela fermentação da frutose não absorvida por bactérias intestinais. Essa porcentagem é baseada em uma dieta equilibrada. Esses valores estimados podem sofrer alteração de acordo com a composição da dieta. O processo de absorção dos carboidratos ocorre principalmente no duodeno, onde estão concentrados os transportadores de glicose. As moléculas de glicose e galactose são absorvidas de forma similar e utilizam os mesmos carreadores (SGLT1), enquanto a frutose possui carreador próprio (GLUT5). 8 Bases Nutricionais Figura 2 - Absorção de glicose (SGLT1). Figura 3 - Comparação entre as formas de absorção da glicose, galactose e frutose. 9 Bases Nutricionais para transportar a glicose. Este carreador se encontra no citoplasma das células, envolvido em vesículas (pequenas bolsas que embalam os carreadores). Quando a insulina se liga ao seu receptor localizado na superfície das membranas celulares, ocorre uma cascata de sinalização intracelular responsável pela externalização do GLUT4, ou seja, este carreador que estava no interior da célula se desloca até a membrana, ocorre a fusão da vesícula com a membrana celular e o carreador expõe seu sítio de ligação com a glicose do lado externo da membrana celular, permitindo a ligação desta molécula e posterior transporte da mesma para o interior da célula. O músculo esquelético e o tecido adiposo, por dependerem da insulina para a captação de glicose, são denominados tecidos insulinodependentes. Metabolismo de carboidratos Após ser absorvida e alcançar a corrente sanguínea, a glicose é distribuída para vários tecidos corporais, como cérebro, músculo, tecido adiposo e fígado. Os demais monossacarídeos são captados pelo fígado e músculo e utilizados como substrato energético. A glicose pode ser estocada pelo fígado e músculo na forma de glicogênio, que será abordado posteriormente. Estes monossacarídeos são captados pelos tecidos através dos GLUTs (carreadores de glicose). Existem vários tipos de carreador de glicose e eles diferem entre si na velocidade e especificidade. Um tipo específico de carreador, o GLUT4, presente no músculo esquelético e no tecido adiposo, é dependente da sinalização da insulina Figura 4 - Captação da glicose. 10 Bases Nutricionais Regulação hormonal Glicemia O principal estímulo para a liberação da insulina no sangue é a concentração sérica de glicose, portanto há uma relação direta entre a glicemia e a concentração de insulina sanguínea. Apesar de desempenhar papel essencial na captação de glicose pelos tecidos insulinodependentes, a insulina possui várias funções importantes no controle do metabolismo. Dentre suas funções, destacam-se: A glicemia deve ser mantida para suprir os tecidos que utilizam preferencialmente glicose como substrato energético (por exemplo, o cérebro). A regulação hormonal serve não apenas para distribuir a glicose do sangue para os tecidos, mas também aumentar a glicemia quando esta começa a cair. Como citado anteriormente, a insulina e glucagon desempenham papel fundamental na regulação e manutenção da glicemia. O aumento da glicemia leva à secreção de insulina, hormônio hipoglicemiante. O glucagon, por sua vez, é liberado na hipoglicemia, ativando a liberação da glicose presente no estoque hepático, restabelecendo a mesma. • Glicogênese hepática e muscular • Síntese de VLDL pelo fígado • Síntese de LDL-colesterol pelo fígado • Síntese proteica • Captação de gordura pelo tecido adiposo • Síntese de ácidos graxos a partir de glicose • Estímulo da saciedade em nível hipotalâmico Após longos períodos de privação alimentar, a glicemia cai e o estoque de glicose hepático (glicogênio) também já foi consumido. Mesmo com o aumento do glucagon, não ocorre restabelecimento da glicemia. Para evitar a hipoglicemia, o cortisol é liberado, promovendo quebra das proteínas musculares e liberação de aminoácidos no plasma. Estes serão captados pelo fígado e serão convertidos a glicose, para restabelecimento da glicemia, em um processo denominado neoglicogênese. Esta via metabólica será posteriormente abordada com mais detalhes. Desta forma, a insulina regula a maioria dos processos anabólicos do organismo, agindo não apenas no metabolismo de carboidratos, mas também de lipídios e proteínas. A insulina é secretada pelas células β do pâncreas e sua secreção ocorre por estímulo nervoso, principalmente pela glicemia. Conforme ocorre a captação de glicose do sangue pelos tecidos, a glicemia diminui, favorecendo a diminuição da liberação da insulina. A diminuição da concentração da glicose sérica é responsável pelo estímulo da secreção do glucagon, hormônio secretado pelas células α do pâncreas, responsável pela quebra do glicogênio hepático e restabelecimento da glicemia sanguínea. Desta forma, a insulina é considerada um hormônio hipoglicemiante e o glucagon um hormônio hiperglicemiante. Desta forma, vários hormônios contribuem para a normalização da glicose, impedindo a hiperglicemia crônica e a hipoglicemia acentuada, responsável por alguns efeitos colaterais como tontura, cefaleias, desmaios e coma. Metabolismo da glicose Como discutido anteriormente, a glicose pode seguir por diversas vias, como a via da oxidação e produção de ATP ou a via do estoque, a partir da produção de glicogênio. Discutiremos abaixo estas etapas. 11 Bases Nutricionais Glicogênese Glicólise e vias metabólicas do piruvato Glicogênese é o processo pelo qual há a formação de glicogênio hepático e muscular. Em ambos os casos a insulina é o hormônio sinalizador da enzima glicogênio sintase, responsável em ligar as moléculas de glicose a um primer (oito moléculas de glicose ligadas). A enzima liga as moléculas uma a uma até a molécula de glicogênio atingir o seu limite máximo. O fígado possui a capacidade de estocar cerca de 100g de glicogênio, enquanto o músculo esquelético pode armazenar cerca de 150g (quantidade variável dependendo do peso e estatura dos indivíduos, estado fisiológico e treinamento físico). Após a captação dos monossacarídeos pelas células, estas moléculas são metabolizadas de acordo com a necessidade do tecido-alvo. A glicose pode ser direcionada para uma via denominada via das pentoses, onde a molécula de glicose sofre descarboxilação e é convertida a uma pentose (um açúcar com cinco carbonos na sua composição). As pentoses possuem várias funções celulares. Dentre elas podemos destacar a ribose, uma pentose utilizada na síntese de nucleotídeos, monômeros formadores da cadeia de DNA e RNA. Outras moléculas de glicose serão desviadas para a formação de glicoproteínas, importantes na formação de proteínas de membrana e matriz extracelular. No fígado e no músculo esquelético, parte da glicose captada é utilizada para a formação do glicogênio, molécula responsável pelo estoque limitado de carboidratos do organismo. Grande parte dos monossacrídeos captados pelas células são utilizados para a produção de ATP e manutenção dos estoques energéticos celulares. Glicogenólise A glicogenólise é o processo pelo qual o glicogênio é hidrolisado, liberando as moléculas de glicose para utilização como fonte de energia. O glicogênio hepático é quebrado mediante estímulo do glucagon, responsável em ativar a enzima glicogênio fosforilase. A glicose proveniente do glicogênio no fígado ainda sofre desfosforilação (retirada do fosfato) para que a mesma consiga sair da célula hepática e alcançar a corrente sanguínea. A glicose estocada na forma de glicogênio sintetizado pelo fígado não é utilizada pelas suas células. O fígado produz apenas para controle da glicemia. Portanto este glicogênio é quebrado apenas quando há alteração da glicemia, e é liberado no plasma para captação de outros tecidos. A glicose utilizada como fonte energética será inicialmente quebrada em uma via metabólica denominada glicólise. A glicólise ocorre no citosol de todas as células, portanto não necessita de oxigênio. Essa etapa realizada por células aeróbias e anaeróbias, como as hemácias. A glicólise ocorre em dez etapas e o produto final é o piruvato. A cada molécula de glicose há a formação de duas moléculas de piruvato. As etapas da glicólise estão descritas a seguir. O glicogênio muscular é quebrado mediante estímulo da noradrenalina no músculo, liberando a glicose para utilização apenas das células musculares. Diferentemente do fígado, a glicose proveniente do glicogênio muscular não pode sair da célula e é utilizada apenas por suas próprias células como fonte energética. 12 Bases Nutricionais Figura 5 - Glicólise. Fonte: <http://dicasdanutricionista.com.br/2009/04/20/entenda-a-glicolise-2/> Acesso em: 27/05/2014. 13 Bases Nutricionais A galactose e a frutose também seguem a via da glicólise nas células, fornecendo a mesma quantidade de ATPs em relação à glicose. responsável pela sua conversão em acetil-CoA. Este se ligará ao oxalacetato, formando o citrato e iniciando o ciclo do citrato (ciclo de Krebs), responsável pela oxidação total da molécula. Ocorrem sete reações consecutivas que levam novamente à formação do oxalacetato. Assim, o ciclo de Krebs é uma forma de oxidação total da molécula de acetil-CoA e excreção destas moléculas que o compõe na forma de CO2 e água. Após a formação do piruvato, o mesmo pode seguir por duas vias distintas: a primeira via está relacionada às células aeróbicas e a molécula entra na mitocôndria para terminar seu processo oxidativo até CO2 e água, proporcionado a oxidação total da molécula de glicose. A segunda via ocorre nas células anaeróbicas e a molécula de piruvato é convertida em ácido lático. O caminho percorrido pelo piruvato dependerá das condições de aporte de oxigênio no interior da célula. Nesta situação, a produção de ATP para cada molécula de glicose é de 38. Quando há a produção de ácido lático após quebra da glicose, a produção total de ATPs é de 2. O piruvato que é deslocado para a mitocôndria sofre a ação da enzima piruvato desidrogenase, Na ilustração a seguir estão descritas as reações do ciclo de Krebs. Figura 6 - Ciclo de Krebs. 14 Bases Nutricionais Em algumas reações que compõem o ciclo de Krebs, há a redução de transportadores de elétrons, ou seja, os hidrogênios retirados da molécula são repassados para os transportadores NAD+ e FAD. Após retirados os hidrogênios, estes transportadores recebem estes elétrons e são reduzidos a NADH e FADH2. Os transportadores de elétrons entregarão estes hidrogênios na cadeia respiratória, onde haverá a formação de água e ATP. A mitocôndria é uma organela que possui duas membranas, a membrana externa e a membrana interna. A membrana interna tem uma grande superfície e desta forma, possui vários dobramentos denominados cristas. Inserido à membrana interna, existem vários complexos proteicos responsáveis pelo processo denominado cadeia respiratória. Abaixo segue ilustração dos quatro complexos de membrana componentes da cadeia respiratória: Figura 7 - Complexos da cadeia respiratória. O NADH entrega seus hidrogênios no complexo 1, que retira seu elétron e bombeia este hidrogênio para o espaço entre membranas. O elétron é transportado para o complexo 3 e posteriormente para o 4, onde é repassado para o oxigênio na matriz mitocondrial. Os hidrogênios do espaço intermembranas retornam à matriz pela ATP sintase. Gliconeogênese A gliconeogênese é a via que regula a produção de glicose no fígado a partir de outros metabólitos. Esta produção ocorre quando a glicemia está baixa e o estoque de glicogênio hepático foi devidamente utilizado, ou quando há excesso de alguns substratos energéticos no sangue (aminoácidos, lactato, glicerol) e o fígado remove estes do sangue, produzindo glicose. 15 Bases Nutricionais (fosfolipídios, glicolipídios, sulfolipídios, lipoproteínas e lipopolissacarídios). LIPÍDIOS Definição c) Lipídios derivados: substâncias precursoras e derivadas dos lipídios (ácidos graxos, glicerol, esteróis, corpos cetônicos, hormônios, vitaminas lipossolúveis e hidrocarbonetos) Os lipídios são substâncias orgânicas compostas por C, H, O, porém de forma desproporcional, isto é, apresentam maior proporção entre H e O. São moléculas hidrofóbicas, insolúveis em água e solúveis em álcoois. O principal composto lipídico encontrado na alimentação é o triacilglicerol, uma molécula composta de três ácidos graxos ligados a um glicerol. Também são componentes dos lipídios o colesterol e os fosfolipídios. Função Os lipídios possuem diversas funções no organismo. Os triacilgliceróis possuem função energética (1g de ácido graxo = 9kcal). Podem ser utilizados tanto para fornecer energia para as células, mas também são os principais estoques de energia do organismo. Os ácidos graxos insaturados possuem funções sinalizadoras e desencadeiam diversas reações metabólicas no organismo, além de formarem a bainha de mielina. O colesterol possui diversas funções, como a formação de membranas celulares, componente dos sais biliares e precursor de hormônios sexuais (envolvidos com fertilidade) e da vitamina D. Os fosfolipídios são os principais componentes da membrana celular, formadores da bicamada lipídica, componentes dos sais biliares e das lipoproteínas. A gordura corporal possui função protetora, pois atua como isolante térmico e físico e a gordura localizada na região abdominal promove a proteção das vísceras. Figura 8 - Tipos de lipídios encontrados nos alimentos. Ácidos graxos Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos compostos de radical carboxila e uma cadeia carbônica de quantidade de carbonos variável. Ao longo desta cadeia carbônica, os carbonos podem fazer ligações simples ou duplas com outros carbonos. Podem ser classificados pelo grau de saturação com o hidrogênio, pela posição da primeira dupla ligação e pelo tamanho da cadeia de carbonos. Classificação Os lipídios podem ser classificados de acordo com sua estrutura química da seguinte forma: a) Lipídios simples: moléculas formadas de ésteres de ácidos graxos com álcool (triacilglicerol e ceras). b) Lipídios compostos: ésteres de ácidos graxos contendo outros grupos além do álcool e do AG1 1 Sigla para ácidos graxos. 16 Bases Nutricionais Classificação dos ácidos graxos pelo grau de saturação Os ácidos graxos que apresentam apenas ligações simples ao longo da cadeia carbônica são denominados ácidos graxos saturados (caproico, caprílico, cáprico, láurico, mirístico, palmítico, esteárico). Os ácidos graxos que possuem uma ligação dupla ao longo de sua cadeia são denominados ácidos graxos monoinsaturados (oleico). Ácidos graxos que possuem duas ou mais ligações duplas em sua cadeia carbônica são denominado ácidos graxos poli-insaturados (linoleico, linolênico, aracdônico, eicosapentaenoico, docosahexanoico). Figura 9 - Ácidos graxos saturado, monoinsaturado e poli-insaturado. 17 Bases Nutricionais Os triacilgliceróis compostos por ácidos graxos saturados são sólidos a temperatura ambiente e, portanto denominados gorduras. Os óleos entretanto, são compostos em sua maioria por ácidos graxos insaturados. Esta classificação é proposta pois sabe-se que o metabolismo do ácido graxo varia de acordo com o seu tamanho. Temos como exemplo os ácidos graxos de cadeia média, facilmente digeridos e absorvidos e transportados pelo sangue sem a necessidade de lipoproteínas. Classificação dos ácidos graxos de acordo com a posição da primeira dupla ligação Gorduras TRANS Dependendo da posição da primeira dupla ligação, os ácidos graxos possuem funções diferentes e podem ser do tipo ômega 3, 6 ou 9. Os ácidos graxos trans são obtidos através do processo de hidrogenação dos ácidos graxos poliinsaturados para obtenção de margarinas, cremes vegetais e gordura vegetal hidrogenada. Atualmente discute-se os malefícios da ingestão de gordura trans pelo organismo, pois muitos estudos publicados discutem os efeitos da ingestão crônica de gordura trans na alimentação. Alguns dos efeitos nocivos da ingestão destas gorduras são: Classificação dos ácidos graxos pelo tamanho da cadeia Os ácidos graxos podem apresentar tamanhos diferentes de acordo com a quantidade de carbonos na sua cadeia. Podem ser classificados como ácidos graxos de cadeia curta, média, longa ou muito longa. Abaixo segue a classificação de acordo com a quantidade de carbonos: • • sora Cadeia curta: 2 a 4 carbonos Ex.: ácido acético, propiônico e butírico (formado por bactérias intestinais a partir da fermentação de fibras). • Cadeia média: 6 a 10 carbonos Ex: ácido láurico, cáprico e caprílico (ácidos graxos encontrados no óleo de coco). • • Promove agregação plaquetária • Aumenta colesterol total e LDL • Diminui HDL • Aumenta resistência à insulina • Pode promover o câncer de mama Fontes alimentares Cadeia longa: 12 a 18 carbonos Os lipídios são componentes de quase todos os alimentos encontrados na natureza. Estão presentes em alimentos de fonte animal, como carne, leite e ovos, assim como nos vegetais – grãos, sementes e castanhas etc. Apesar da grande variedade de alimentos que possuem lipídios na sua constituição, a propriedade conferida a esta gordura presente em cada alimento pode variar de acordo com sua origem, principalmente. Atualmente as principais fontes alimentares de gordura são divididas em dois grupos: fontes alimentares de gordura saturada Ex: ácido palmítico, esteárico (encontrados nas gorduras animais); ácido oleico (encontrado no azeite de oliva); ácido linoleico (encontrado nos óleos vegetais); ácido linolênico (encontrado na linhaça). • Possui ação pró-inflamatória e imunossupres- Cadeia muito longa: acima de 20 carbonos Ex: ácido araquidônico (gorduras animais), ácido eicosapentanoico e docosahexanoico (encontrado nos óleos de peixe). 18 Bases Nutricionais Colesterol (gordura de origem animal) e fontes alimentares de gordura insaturada (óleos vegetais). O colesterol está presente apenas nos alimentos de origem animal, como carnes, leite e ovos. Porém, sua quantidade pode variar de acordo com cada alimento, a região proveniente e a forma de criação desses animais. Gordura Saturada As principais fontes alimentares de gordura saturada são os alimentos de origem animal. Esses alimentos também se destacam por serem fontes de colesterol na nossa alimentação. Há apenas alguns alimentos de origem vegetal ricos em gorduras saturadas (coco, cacau e óleo de palma). Dentre as gorduras saturadas existentes destacam-se na nossa alimentação como principal componente lipídico, o ácido palmítico (16:0) e o ácido esteárico (18:0) presentes na carne de vitela, frango (principalmente na pele) e porco, e no leite de vaca. Digestão, absorção e transporte de lipídios Triacilglicerol Os triacilgliceróis compreendem a maior fonte lipídica da dieta, englobando cerca de 90% da ingestão total de gordura. Sua digestão ocorre em diversos estágios do trato digestório – boca, estômago e intestino delgado, por exemplo – para que a absorção seja facilitada ao longo do intestino. Gorduras Insaturadas Os alimentos ricos em gordura do tipo insaturada são geralmente de origem vegetal: soja, azeitona e sementes em geral. Entretanto podemos encontrar gordura insaturada, especialmente o ácido linolênico, um ácido graxo poli-insaturado do tipo ômega-3 em peixes provenientes de águas geladas e profundas, como o salmão e o atum. As fontes alimentares de gordura insaturada podem ainda ser divididas em dois subgrupos: alimentos fontes de ácidos graxos monoinsaturados (oliva, abacate, óleo de canola e palma, nuts e açaí) e poli-insaturados (óleos vegetais – girassol, soja, milho, canola, açafrão, algodão, gergelim). A digestão dos lipídios inicia-se na boca. A lipase lingual é secretada pelas glândulas de Ebner (glândulas serosas da língua). Apesar de liberada na cavidade oral, esta enzima se mistura ao bolo alimentar na boca e atinge o estômago, onde exerce sua função devido à queda de pH promovido pela liberação do suco gástrico. No estômago, há também a liberação pela mucosa gástrica de outra enzima responsável pela digestão de lipídios: a lipase gástrica. Ambas lipases, a lingual e a gástrica, promovem a digestão parcial dos lipídios ingeridos, hidrolisando ácidos graxos localizados na posição SN-3 dos triacilgliceróis, liberando diacilglicerol e ácidos graxos livres. Ácidos graxos do tipo TRANS O estômago é responsável por cerca de 10-30% da digestão dos lipídios ingeridos. Esta pré-digestão gástrica facilita a digestão dos lipídios no duodeno, além de aumentar a solubilidade dos triacilgliceróis, facilitar a ligação da colipase no duodeno e liberar mais ácidos graxos livres. Todos esses fatores contribuem para a liberação de colecistocinina, um hormônio liberado no intestino pela presença de lipídios, que participa tanto no controle da digestão quanto no controle da fome e saciedade. Os ácidos graxos trans são obtidos através do processo de hidrogenação dos ácidos graxos poliinsaturados para obtenção de margarinas, cremes vegetais e gordura vegetal hidrogenada. As principais fontes alimentares de gorduras do tipo trans são as margarinas e os alimentos industrializados que levam no seu preparo gordura vegetal hidrogenada (bolachas, sorvetes, chocolate, tortas, empadas, bolos industrializados, salgadinhos etc.). 19 Bases Nutricionais Como mencionado, as lipases lingual e gástrica têm uma função de pré-digestão dos triacilgliceróis no estômago e parte no duodeno, entretanto com sua ação reduzida. Apesar deste importante papel, a maior parte da digestão ocorre por enzimas presentes no suco pancreático secretado no intestino delgado. Esses ésteres de colesterol que entram no intestino delgado devem primeiro ser hidrolisados em colesterol livre e ácidos graxos para que depois possam ser absorvidos. A enzima envolvida no processo de hidrólise do éster de colesterol no intestino delgado é a colesterol esterase pancreática. Fosfolipídios O primeiro fator que é lançado no duodeno com a presença de alimentos no estômago, principalmente com gordura, são os sais biliares. Esses sais produzidos pelo fígado possuem em sua composição fosfolipídios, colesterol e bilirrubina. Após sua síntese, são armazenados na vesícula biliar e liberados através do ducto biliar para o duodeno. Os sais biliares não possuem enzimas capazes de digerir a gordura presente no quimo recém-chegado do estômago. A digestão dos fosfolipídios ocorre no intestino delgado, pois a lipase gástrica é incapaz de digerilos. Os fosfolipídios (predominantemente a fosfatidil colina) são encontrados em micelas misturadas na bile juntamente ao colesterol e os sais biliares. Uma vez no lúmen intestinal, os fosfolipídios tendem a se localizar do lado de fora das micelas, revestindo as mesmas. A enzima que age sobre a fosfatidilcolina é a fosfolipase A2 pancreática (PLA2), hidrolisando o ácido graxo localizado na posição SN-2 deste fosfolipídio, gerando como produto final ácido graxo e lisofosfatidilcolina (LPC). Também pode ser encontrado no suco pancreático a enzima fosfolipase A1 (PLA1), que pode ter alguma atividade sobre os fosfolipídios provavelmente devido à presença da lipase pancreática. Os sais biliares são “detergentes” do trato digestório responsáveis pela emulsificação dos lipídios. Quando os lipídios chegam ao duodeno, como uma grande gota de gordura hidrofóbica, os sais biliares são lançados e quebram esta gota, formando pequenas micelas hidrossolúveis, facilitando a ação das enzimas pancreáticas na digestão total dos lipídios. Quando os lipídios alcançam o intestino delgado, ocorre a mais importante etapa da digestão, que compreende cerca de 70% da digestão lipídica total. É também no intestino que o processo digestório é finalizado e os lipídios são finalmente absorvidos. Neste processo realizado no duodeno e jejuno, a principal enzima atuante é a lipase pancreática. A fosfolipase A2 é fabricada pelo pâncreas e secretada no intestino delgado juntamente ao suco pancreático na forma de zimogênio aniônico (forma inativa) que é ativado pela clivagem da molécula promovida pela tripsina. Necessita de sais biliares na concentração de 2:1 para atuar nos fosfolipídios, e encontra-se uma maior concentração desta enzima na borda em escova do intestino delgado. A lipase pancreática é uma enzima que possui função e atuação semelhantes às lipases lingual e gástrica, pois hidrolisa os triacilgliceróis, liberando os ácidos graxos ligados ao glicerol. Após a digestão total destes lipídios no intestino delgado, os mesmos serão absorvidos pelas células intestinais, ou seja, os enterócitos. A absorção dos lipídios ocorre principalmente no jejuno, e pequena parte no íleo. Colesterol A maioria do colesterol ingerido pela dieta apresentase na forma de colesterol livre, de modo que 10-15% é encontrado na forma de éster de colesterol, ou seja, uma molécula de colesterol ligada a um ácido graxo. A forma de absorção dos lipídios difere de acordo com sua estrutura, polaridade e tamanho da cadeia carbônica. 20 Bases Nutricionais Ácidos graxos de cadeia curta, média, glicerol solubilização e consequentemente interação com a camada é muito baixa, e poucas moléculas conseguem chegar à borda. Em contraste, a solubilização micelar feita pelos ácidos biliares aumenta consideravelmente a quantidade de moléculas lipídicas que conseguem ser absorvidas pelo enterócito. Visivelmente, sabese quando os lipídios no trato digestório estão devidamente solubilizados pelos ácidos biliares, pelo seu aspecto. Quanto menos os lipídios possuem aspecto de óleo e mais possuem um aspecto viscoso branco, maior é sua solubilização. O tamanho da cadeia dos ácidos graxos é o maior determinante de sua absorção. A maioria dos ácidos graxos que possuem menos de doze carbonos na sua cadeia (cadeia curta e média) é absorvida passivamente pela mucosa intestinal e caem diretamente na veia porta. O glicerol é uma molécula solúvel em água e ele atravessa a camada estacionária de água por difusão e a mucosa intestinal através de um carreador presente na membrana do enterócito. Os ácidos graxos de cadeia longa e as moléculas de monoacilglicerol são moléculas apolares e precisam de auxílio para atravessar a camada estacionária de água. A solubilização micelar é um mecanismo extremamente importante para a absorção lipídica, mas não é o único. Outros fatores influem diretamente, como por exemplo a concentração de ácidos biliares ou sua forma (como o trihidroxi ácido biliar que aumenta não só a digestão do colesterol, mas também aumenta sua absorção); o tipo de carreador envolvido na absorção dos lipídios (dependente ou não de ATP, por exemplo) e a disponibilidade dos carreadores na borda em escova. Ácidos graxos de cadeia longa e colesterol Após digestão completa no intestino os ácidos graxos, monoacilglicerol e colesterol estão prontos para serem absorvidos. Entretanto esta tarefa não é muito simples, visto que para serem absorvidos necessitam atravessar duas barreiras importantes: a primeira é a camada estacionária de água e a segunda é a mucosa da membrana celular lipídica, além de outros fatores que são determinantes no processo de absorção dos lipídios. Mucosa intestinal O epitélio das células intestinais possui uma borda em escova de formato apical constituinte de milhares de microvilosidades. Este arranjo estrutural causa uma barreira aos lipídios digeridos, assim como drogas lipolíticas, visto que o espaço existente entre as microvilosidades é muito pequeno e não é qualquer molécula que consegue alcançar este espaço. Entretanto, partículas micelares e submicelares conseguem penetrar o espaço entre microvilosidades e desta forma facilitar a absorção dos lipídios pela membrana celular da microvilosidade. Camada estacionária de água A camada estacionária de água localiza-se em toda a extensão do lúmen intestinal, revestindo as microvilosidades. Esta barreira é a maior determinante da razão de absorção passiva de ácidos biliares e ácidos graxos das micelas pela mucosa das células do jejuno. Teoricamente, uma redução da camada de água estacionária levaria a um aumento significativo da absorção de moléculas das micelas. Para que as moléculas sejam absorvidas, elas devem atravessar a camada estacionária de água por difusão, chegando à borda em escova. Como as moléculas lipídicas (ácidos graxos, colesterol e monoacilglicerol) são apolares, ou seja, possuem baixa afinidade com a água, sua Até pouco tempo atrás, acreditava-se que ácidos graxos e monoacilgliceróis eram absorvidos pelos enterócitos via difusão, de forma passiva e não dependente de temperatura. Alguns estudos indicaram a existência de uma proteína ligadora de ácidos graxos na membrana em forma de escova e relataram um papel fundamental desta proteína na 21 Bases Nutricionais absorção de ácidos graxos para o enterócito. Esse mesmo pesquisador demonstrou que alguns lipídios, especialmente ácidos graxos são levados para dentro do enterócito via processos mediados por carreadores. lipoproteína denominada quilomícron, responsável pelo transporte de gorduras. Os ácidos graxos são novamente ligados ao monoacilglicerol, formando novamente o triacilglicerol. Também ocorre a ligação de alguns ácidos graxos aos monofosfolipídios, formando os fosfolipídios, e o colesterol livre recebe uma nova molécula de ácido graxo, formando o ácido graxo esterificado. A proteína FABPi (Fat Acid Binding Protein intestinal) é o principal carreador responsável pela absorção de ácidos graxos, mas esta proteína também possui especificidade com colesterol (apenas na forma livre). Ela é encontrada em sua maioria na região apical e lateral das vilosidades, assim como na crista. A FABP aparece como principal candidata à transportadora da maioria das moléculas lipídicas, incluindo o colesterol. A montagem do quilomícron ocorre no retículo endoplasmático liso do enterócito e as moléculas de gordura provenientes da alimentação se encontram em sua maioria no interior da molécula de quilomícron. O quilomícron atinge a corrente linfática primeiramente (devido ao seu tamanho excessivo) e os triacilgliceróis (TAG) são distribuídos para os tecidos periféricos. A captação de TAG pelos tecidos ocorre por meio da enzima lipase de lipoproteína (LPL). A LPL hidrolisa o triacilglicerol, liberando o ácido graxo e permitindo sua passagem pela membrana celular. Após a distribuição de TAG pelos tecidos o quilomícron se dirige ao fígado, pela corrente sanguínea, neste momento denominado quilomícron remanescente. Todo o colesterol é necessariamente absorvido na forma livre. Para tanto, a ação da colesterol esterase é crucial para que ocorra a absorção do colesterol. Esta molécula é incorporada nas micelas e assim consegue atravessar a camada estacionária de água e alcançar seus carreadores específicos na membrana celular. Após a absorção luminal os lipídios são reesterificados pelo enterócito e transferidos para uma Figura 10 - Absorção e transporte de gordura dietética. 22 Bases Nutricionais ativação da enzima glicerol-3-fosfato acil-transferase, responsável pelo passo inicial da síntese de TAG pelo hepatócitos, mostrando que os processos de síntese de TAG e degradação de AGCL são mediados pelo estado fisiológico do indivíduo. A plasticidade hepática confere a esse órgão a função de armazenamento, com objetivo de neutralizar a toxidade dos ácidos graxos liberados pelo tecido adiposo ou provenientes de dietas hiperlipídicas. Metabolismo dos lipídios Papel do fígado no metabolismo lipídico O fígado possui importante função como gerenciador do metabolismo intermediário e fornecedor de substratos energéticos para os tecidos periféricos. Este órgão tem papel importante no metabolismo dos macronutrientes como os carboidratos, proteínas, aminoácidos e lipídios. Entre suas diversas funções destaca-se a distribuição de intermediários do metabolismo para os tecidos periféricos. Em relação ao metabolismo lipídico, o fígado é o responsável pela determinação das concentrações plasmáticas de TAG, AGL, colesterol e lipoproteínas. O tráfego de lipídios é bidirecional, organizado sob uma série de condições fisiológicas e tem seu balanço estabelecido pelas concentrações de lipídios que são secretados pelo fígado, captados ou liberados pelos tecidos periféricos e recaptados pelo próprio fígado. O fígado é grande consumidor de ácidos graxos de cadeia longa (AGCL) para geração de energia necessária para o seu funcionamento. A β-oxidação mitocondrial é a mais importante rota para oxidação de AGCL e é a mais considerável partição relacionada ao metabolismo lipídico dentro do fígado. O processo pelo qual os ácidos graxos de cadeia longa permeiam a membrana mitocondrial é dependente de carnitina e de um complexo enzimático denominado Carnitina Palmitoil Transferase. O complexo mitocondrial CPT (CPT I, II e CACT) é o mais bem entendido complexo enzimático de membrana dessa organela celular. A capacidade da enzima CPT I em converter Acil-CoA em acilcarnitina e a catálise inversa promovida pela enzima CPT II na matriz mitocondrial resulta na efetiva transferência da molécula de AGCL para dentro da matriz mitocondrial. A CPT I é uma proteína integral de membrana e localiza-se na membrana externa da mitocôndria, enquanto a CPT II é uma proteína periférica ancorada no lado interno da membrana mitocondrial interna. A CPT I esta sensível à inibição alostérica da molécula de malonil-CoA, tal fato torna a ação da CPT I, o principal sitio de controle para formação da acilcarnitina e beta-oxidação, além de suscetível ao controle promovido pela insulina. A gordura que chega ao fígado possui diferentes destinos estabelecidos pelas condições hormonais e metabólicas do indivíduo. Ele é responsável pela compartimentalização dos lipídios que seguem quatro vias diferentes: os lipídios podem ser estocados, oxidados para a produção de ATP, utilizados para a formação de corpos cetônicos ou exportados para os tecidos periféricos através da lipoproteína de muito baixa densidade (VLDL). Atualmente sabe-se que o fígado é capaz de estocar lipídios, que podem ser originários da lipogênese, liberados pelos tecidos periféricos no sangue via lipólise na forma de ácidos graxos (AGL) e gorduras provenientes da dieta, as quais chegam ao fígado através dos quilomícrons após absorção intestinal. Nos hepatócitos, os lipídios podem seguir por rotas diferentes (partição) estabelecidas pelo estado fisiológico e metabólico do indivíduo. No estado pós-prandial a alta concentração de insulina sérica é a principal responsável pela esterificação de ácidos graxos em TAG. A insulina sinaliza a A regulação da oxidação lipídica é sensivelmente influenciada pelo estado fisiológico do individuo no fígado. No hepatócitos o acetil-CoA proveniente da beta-oxidação pode ser utilizado para geração de energia ou formação de corpos cetônicos em uma série de reações do ciclo HMG-CoA, que resultam em acetoacetato ou betahidroxibutirato. No jejum prolongado, a maior produção de corpos cetônicos 23 Bases Nutricionais é agente protetor no organismo contra a proteólise além de fornecer substratos para geração de energia em outros órgãos. nas lipoproteínas circulantes, como pela produção de ácidos graxos, através da lipogênese. Estes mecanismos estão descritos abaixo. O transporte de triacilglicerol e colesterol para os tecidos periféricos é realizado pelo fígado através das lipoproteínas, estruturas esféricas compostas de apolipoproteínas, triacilglicerol, fosfolipídios e colesterol. O fornecimento de triacilglicerol para os tecidos extra-hepáticos ocorre através da lipoproteína de muito baixa densidade (VLDL), sendo o tecido adiposo e o músculo esquelético os dois principais receptores. Além da VLDL, o fígado é responsável pela síntese da lipoproteína de baixa densidade (LDL), partícula rica em colesterol e representa uma fração remanescente de VLDL e a lipoproteína de alta densidade (HDL) cuja função é realizar o transporte reverso de colesterol da periferia para o fígado. Dentre todas as lipoproteínas, a VLDL é a única totalmente sintetizada pelos hepatócitos. A produção e secreção da VLDL pode ser regulada através da dieta e por fatores endócrinos, como a insulina, principal hormônio responsável pelo estímulo da produção da VLDL. O armazenamento de gordura pelo tecido adiposo branco ocorre na presença de insulina. Este hormônio ativa a enzima lipase de lipoproteína (LPL), responsável pela captação de ácidos graxos do sangue pelo adipócito. A gordura chega ao adipócito por meio das lipoproteínas. O quilomícron responsável pela gordura exógena (dietética, gordura proveniente da alimentação) e a lipoproteína de muito baixa densidade (VLDL) transportam a gordura endógena, proveniente do fígado, ambas sob a forma de triacilglicerol (três ácidos graxos ligados a uma molécula de glicerol). Para que os ácidos graxos entrem nos adipócitos, estes precisam ser hidrolisados da molécula de triacilglicerol. A lipase de lipoproteína faz esta hidrólise, liberando os ácidos graxos para o adipócito. Após a entrada dos ácidos graxos, ocorre a reesterificação dos mesmos, ou seja, estas moléculas voltam a se ligar em uma molécula de glicerol, remontando assim o triacilglicerol que será estocado no droplet lipídico (reservatório de gordura que está presente dentro do citoplasma dos adipócitos). A VLDL liberada pelo fígado atinge a circulação sanguínea e é distribuída pelos tecidos de forma equivalente ao quilomícron. Na presença de insulina circulante, a maior parte dos TAGs destas lipoproteínas é captada por células do tecido adiposo (adipócito) para estoque. Na presença de glucagon circulante na corrente sanguínea, o TAG das lipoproteínas é captado em grande parte pelo músculo esquelético para utilização do ácido graxo como fonte energética. Lipólise e oxidação de gordura Os ácidos graxos provenientes do TAG presente nas lipoproteínas é captado pelo adipócito para estoque de reservas energéticas. Em situações onde há o aumento da demanda energética no organismo, o mesmo libera hormônios responsáveis pela quebra do TAG destas células e posterior liberação da corrente sanguínea. O processo pelo qual o TAG do adipócito é hidrolisado e seus ácidos graxos liberados na corrente sanguínea é denominado lipólise. Armazenamento da gordura Há muito tempo está bem estabelecido na literatura o papel do tecido adiposo branco (TAB) como armazenador de energia na forma de gordura (triacilglicerol). Os hormônios responsáveis pelo estímulo da lipólise são as catecolaminas (adrenalina e noradrenalina, liberados principalmente durante o exercício físico), entretanto outros hormônios podem desem- O armazenamento de triacilglicerol pelo adipócito ocorre tanto pela captação das gorduras presentes 24 Bases Nutricionais Beta-oxidação de ácidos graxos penhar este papel, como o cortisol e o hormônio do crescimento (GH). Estes hormônios se ligam a seus receptores de membrana localizados na membrana do adipócito, ocorre uma cascata de sinalização intracelular dependente da ativação do AMPc e consequente ativação da lipase hormônio sensível (LHS). Esta enzima é responsável pela quebra do TAG estocado no adipócito e liberação de ácidos graxos livres para a corrente sanguínea. A albumina é uma proteína responsável pelo transporte dos ácidos graxos livres hidrolisados do adipócito. Estes ácidos graxos podem ser captados pelo músculo esquelético (em situações de aumento da demanda energética, como por exemplo no exercício físico) ou pelo fígado, que irá reesterificar o ácido graxo em TAG novamente e eliminar via VLDL para o sangue. Na segunda via, esta gordura pode retornar ao adipócito. Após a captação dos ácidos graxos pelo músculo esquelético, estes são transportados até a mitocôndria para sofrer oxidação e formação de ATP. O transporte de ácidos graxos do citoplasma para a mitocôndria depende de uma amina quaternária denominada carnitina, responsável por tornar o ácido graxo permeável à membrana mitocondrial. Este mecanismo de transporte ocorre como no fígado. Após a entrada do ácido graxo na mitocôndria, este sofre um processo de betaoxidação, ou seja, ocorre a quebra do ácido graxo em moléculas de acetil-CoA. As etapas da betaoxidação estão descritas abaixo: Figura 11 - Lipólise e transporte sanguíneo dos ácidos graxos. 25 Bases Nutricionais Esta etapa ocorre para a formação do primeiro acetil-CoA da molécula de ácido graxo. Uma molécula de ácido graxo com 16 carbonos é responsável pela formação de 8 moléculas de acetil-CoA, portanto estas quatro etapas descritas anteriormente acontecem sete vezes. O ácido graxo é quebrado de dois em dois carbonos até liberar as 8 moléculas de acetil-CoA. Após a formação das moléculas de acetil-CoA, estas serão oxidadas no ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) e posteriormente seus hidrogênios seguirão para a cadeia respiratória para a produção de água e ATP. Cada molécula de ácido graxo proveniente do tecido adiposo (ácido palmítico, 16 carbonos) é responsável pela formação de 129 ATPs, portanto a gordura é uma molécula mais energética em relação ao carboidrato e a proteína. Figura 12 - Síntese de acetil-CoA e ácidos graxos. Síntese de corpos cetônicos A síntese de corpos cetônicos ocorre em situações metabólicas em que o indivíduo encontra-se em jejum prolongado ou em uma dieta cetogênica, ou seja, com ausência de carboidratos. Os corpos cetônicos são compostos energéticos que podem ser utilizados pelas células nervosas como fonte de energia na privação de carboidratos, visto que estas células não têm a capacidade de oxidar a gordura através da β-oxidação. O fígado é o responsável por este processo, oxidando o ácido graxo em acetil-CoA e formando os corpos cetônicos a partir deste. Lipogênese A lipogênese é a formação de ácidos graxos a partir de outros compostos energéticos como carboidratos e proteínas. Essa via é estimulada quando há um excesso de acetil-CoA proveniente do piruvato ou de aminoácidos cetogênicos na mitocôndria seguido de um excesso de ATP. O excesso de ATP exerce estímulo inibitório sobre as enzimas do ciclo de Krebs e há um acúmulo de acetil-CoA na mitocôndria. Este acetil-CoA se liga ao oxalacetato e forma o citrato, que é transportado para o citosol. O citrato é dissociado novamente em acetil-CoA e oxalacetato, e as moléculas de acetil-CoA são condensadas uma a outra para a formação do ácido graxo. A síntese de ácidos graxos ocorre da mesma forma que a quebra, porém de forma inversa, ou seja, moléculas de acetilCoA são adicionadas uma a uma através da etapa de condensação que ocorre em quatro reações. Ao final desta etapa, uma nova molécula de acetil-CoA sofre este processo na cadeia pré-formada até formar um ácido graxo de 16 carbonos (ácido palmítico). Para a formação de cada molécula de ácido palmítico, são necessárias 8 moléculas de acetil-CoA. O estímulo da síntese de corpos cetônicos ocorre através do cortisol, responsável pela ativação da via metabólica. Além disso, outro estímulo para a formação de corpos cetônicos é o acúmulo de acetil-CoA na célula que não consegue ser oxidado no ciclo de Krebs pela deficiência do oxalacetato. Esta molécula, na ausência de glicose, é desviada do ciclo de Krebs e utilizada pelo fígado para a formação de novas moléculas de glicose em um processo denominado neoglicogênese. A conversão do oxalacetato em glicose ocorre em grande parte fora da mitocôndria, e a mesma se torna deficiente em oxalacetato, inibindo a formação do citrato e posterior o funcionamento do ciclo. 26 Bases Nutricionais As moléculas de acetil-CoA que se acumulam são ligadas e posteriormente hidrolisadas em três compostos diferentes: acetaldeído, acetona e β-hidroxibutirato. Figura 13 - Formação dos corpos cetônicos. Síntese de colesterol A síntese de colesterol ocorre no fígado a partir do excesso de acetil-CoA na mitocôndria, proveniente da oxidação de ácidos graxos, glicose ou aminoácidos cetogênicos. A insulina é o hormônio que ativa a enzima HMG CoA redutase, enzima mais importante do processo. A síntese de colesterol pelo fígado ocorre por excesso alimentar em uma dieta rica em carboidrato e gorduras. Entretanto, sabe-se que há um componente genético associado a esta formação, aumentando a síntese – a produção endógena é muito alta. 27 Bases Nutricionais PROTEÍNAS Classificação Introdução As proteínas podem ser classificadas de acordo com a sua estrutura ou função biológica. Pela classificação estrutural, as proteínas são divididas em dois grupos: proteínas simples e conjugadas. As proteínas simples são aquelas formadas apenas por aminoácidos e podem ser fibrosas (colágeno, elastina, actina, miosina) ou globulares (caseína, anticorpos, enzimas, hormônios, albumina, mioglobina, globulinas). As conjugadas são aquelas que apresentam na sua estrutura, além de aminoácidos, uma substância não proteica como as lipoproteínas, glicoproteínas e fosfoproteínas. Há muito tempo as proteínas foram reconhecidas como os elementos estruturais de todas as células do organismo sendo consideradas as mais importantes macromoléculas das células por representarem pelo menos 50% da massa celular seca. O termo proteína é derivado da palavra grega proteíos que significa “primeira importância”. As proteínas foram descrita pela primeira vez pelo químico holandês Gerhard Mulder, no século XIX. As proteínas são compostos orgânicos de alto peso molecular, formados pela união de aminoácidos que se ligam uns aos outros. É a sequência na qual os aminoácidos se organizam que vai diferenciar as diversas proteínas existentes no organismo e sua função. Na sua composição são encontrados átomos de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N). Além destes elementos, outros também podem fazer parte da estrutura proteica, como enxofre, ferro, cobalto, zinco e fósforo. O nitrogênio representa aproximadamente 16% da estrutura proteica. Nas plantas, são provenientes dos nitritos e amônia, e nos animais, de outros alimentos proteicos. Desta forma as proteínas não são apenas as mais abundantes da célula mas também as mais importantes na estrutura e função celular. Função As proteínas são nutrientes construtores (estruturais), responsáveis pela formação, crescimento e reparo tecidual. Estão envolvidas na formação da massa muscular, síntese de hormônios, enzimas, anticorpos, receptores e transportadores celulares e sanguíneos. São também componentes das membranas celulares e podem ainda fornecer energia (aproximadamente 4 kcal/g). Figura 14 - Tipos de proteínas. De acordo com sua função biológica as proteínas podem ser divididas em diferentes grupos: 28 Bases Nutricionais • estrutural - colágeno (tecido conjuntivo), queratina (cabelos, unhas) Os aminoácidos Como dito anteriormente, as proteínas são formadas a partir da combinação de aminoácidos. Nos alimentos são encontrados vinte tipos de aminoácidos que serão utilizados para a síntese protéica. O que vai diferenciar uma proteína da outra é a sequência de organização destes aminoácidos. • contrátil - actina, miosina (contração muscular) • regulatória - receptores hormonais • transporte sanguíneo - hemoglobina (oxigênio), albumina (AGL) Estrutura • transporte celular - FABP (AGL), GLUT (glicose) A estrutura de um aminoácido é composta por cinco partes que incluem um carbono central (α), um hidrogênio (H), um grupamento carboxila (COOH), um grupo amino (NH2) e uma cadeia lateral (ou grupo R). O que diferencia um aminoácido do outro é a cadeia lateral que ele apresenta. A alanina, por exemplo, tem um grupamento CH3 no grupo R. • hormônios - insulina, glucagon, GH • catalítica - enzimas • protetora - anticorpos, interleucinas, TNF • armazenadora - ferritina Composição As proteínas são polímeros de aminoácidos que representam a unidade monomérica da proteína. A ligação de dois aminoácidos forma os dipeptídeos, três os tripeptídeos, até trinta os oligopeptídeos e até cem aminoácidos os polipeptídeos ou peptídeos. As proteínas são formadas pela junção de mais de cem aminoácidos agrupados em uma ou mais cadeias polipeptídicas. Exemplos: insulina (51 aa, 2 cadeias) e hemoglobina (574 aa, 4 cadeias). Classificação Os aminoácidos são classificados em essenciais ou não essenciais. Dos vinte aminoácidos encontrados nos alimentos, oito são essenciais, ou seja, não são sintetizados: triptofano (Trp), lisina (Lis), treonina (Tre), fenilalanina (Fen), metionina (Met), leucina (Leu), isoleucina (Iso) e valina (Val), estes três últimos também chamados de BCAA (“branch chain amino acids” – aminoácidos de cadeia ramificada). 29 Bases Nutricionais Os outros doze aminoácidos não essenciais produzidos no organismo são: glicina (Gli), alanina (Ala), serina (Ser), cisteína (Cis), tirosina (Tir), histidina (His), aspartato (Asp), asparagina (Asg), arginina (Arg), prolina (Pro), glutamato (Glu) e glutamina (Gln). São essenciais a arginina em crianças e a histidina em lactentes. Os aminoácidos também podem ser classificados de acordo com sua estrutura química em seis grupos: aromáticos (Fins, Tir, Trp e His), neutros (Gli, Ala, Iso, Leu, Val, Ser e Tre), sulfurados (Met e Cis), ácidos (Asp, Asg, Glu e Gln), básicos (Lis e Arg) e cíclicos (Pro). Formação e estrutura Os aminoácidos que compõem as proteínas unem-se por ligações peptídicas. Nestas ligações o carbono do grupamento carboxila irá se ligar ao nitrogênio do grupo amino de outro aminoácido liberando uma molécula de água. As ligações peptídicas entre os aminoácidos formam uma cadeia proteica (polipeptídica) que pode girar em torno de seus átomos de carbono, criando conformações tridimensionais de proteínas. Os aminoácidos ligados em sequência linear constituem a estrutura primária da proteína. A proteína se dobra sobre si mesma para formar as estruturas secundárias (α-hélice e folha β pregueada), criando pontes de hidrogênio, fazendo com que as estruturas secundárias fiquem dispostas umas em relação às outras para formar a estrutura terciária, que é o arranjo tridimensional de todos os átomos na molécula. A proteína pode ter diversas cadeias polipeptídicas que são chamadas de subunidades. A interação de uma subunidade em relação às outras é a estrutura quaternária (funcional) da proteína e pode ser mediada pelas pontes de hidrogênio, atrações eletrostáticas e interações hidrofóbicas. Figura 15 - Estrutura das proteínas. 30 Bases Nutricionais Figura 16 - Estrutura das proteínas. As interações que mantêm a estrutura tridimensional das proteínas são fracas e podem ser rompidas facilmente, fazendo com que a proteína se desdobre e perca sua função. O desdobramento da proteína é chamado de desnaturação e ocorre nas estruturas secundária, terciária ou quaternária sem perda da estrutura primária. A desnaturação pode ser reversível para algumas proteínas e elas devem ser renaturadas para que tenham a sua atividade recuperada. pela quebra dos polipeptídeos e dipeptídeos em aminoácidos e dipeptídeos. A absorção dos aminoácidos acontece no jejuno e íleo por transporte passivo. Além dos aminoácidos, dipeptídeos e tripeptídeos também são absorvidos. A maioria dos aminoácidos tem um mesmo transportador dependente de sódio. Os independentes de sódio são os aminoácidos neutros (Ser, Ter, Cis, Asp, Gln, Tir) e os básicos (Lis, Arg, His). Digestão, absorção e transporte de proteínas A concentração plasmática de aminoácidos é de 35 a 65mg/dl; valores mais elevados são encontrados após a refeição e o excesso será absorvido principalmente pelo fígado, onde serão preferencialmente oxidados. A digestão das proteínas inicia no estômago, com quebra de 10-20% das proteínas pela hidrólise de proteínas em polipeptídeos a partir da ativação do pepsinogênio em pepsina em meio ácido (pH 2 a 3). A maior parte da digestão ocorre no intestino delgado pela liberação da tripsina, que ativa outras enzimas proteolíticas pancreáticas, carboxipeptidases e quimiotripsina, fazendo com que proteínas intactas e as pré-hidrolisadas no estômago sejam digeridas em aminoácidos, dipeptídeos e polipeptídeos menores. Ainda no intestino delgado, as células da mucosa intestinal produzem peptidases que finalmente terminam o processo de digestão das proteínas Metabolismo das proteínas Os aminoácidos absorvidos serão utilizados para síntese de proteínas e de outros compostos (bases nitrogenadas, hormônios, vitaminas) ou para degradação oxidativa. O pool de aminoácidos sanguíneos é proveniente da digestão das proteínas dietéticas e da degradação das proteínas corporais. Estes aminoácidos, como dito anteriormente, serão 31 Bases Nutricionais utilizados para síntese de novas proteínas corporais ou serão desaminados com separação do nitrogênio e da cadeia carbônica. A cadeia carbônica será utilizada para produção de energia, síntese de glicose e de lipídios. Já o grupamento amínico (NH2) será convertido em ureia (NH2CONH2) e excretado pela urina. Figura 17 - Metabolismo dos aminoácidos. Quando degradados, os aminoácidos podem fornecer até 10% da energia metabólica gerada nos tecidos. O catabolismo proteico ocorre a partir de duas vias de degradação: a desaminação no fígado e a transaminação no músculo e demais tecidos. A degradação e síntese proteica são reguladas por hormônios. O hormônio do crescimento (GH) e a insulina secretados no período pós-prandial e pós-exercício estimulam os processos de síntese proteica, já o cortisol e o glucagon vão estimular a degradação nos períodos de jejum e de exercício. A diminuição da disponibilidade de aminoácidos reduz a síntese proteica e as proteínas corporais, com aumento da degradação muscular e síntese hepática. 32 Bases Nutricionais Desaminação oxidativa Desaminação é o processo de remoção do nitrogênio dos aminoácidos com liberação do grupo amino na forma de amônia livre e formação de um alfa-cetoácido que pode ser o piruvato, acetil-CoA, acetoacetil-CoA, α-cetoglutarato, fumarato, succinil-CoA ou o oxaloacetato. O que vai determinar o tipo de cetoácido formado é o aminoácido que foi desaminado. Os cetoácidos entram no ciclo do ácido cítrico e desta forma serão oxidados, formando CO2, H2O e ATP na cadeia de transporte de elétrons. Figura 18 - Oxidação dos aminoácidos. A amônia livre (NH4+) liberada da desaminação dos aminoácidos será utilizada para síntese de glutamato e posteriormente será convertida em ureia. O glutamato será formado pela ligação entre a amônia e o α-cetoglutarato, por ação da enzima glutamato desidrogenase. 33 Bases Nutricionais Transaminação No músculo e outros tecidos o catabolismo dos aminoácidos ocorre por transaminação, que é a transferência do grupo amínico ao α-cetoglutarato formando glutamato e o alfa-cetoácido correspondente, reação catalisada pelas enzimas transaminases ou aminotransferases. O glutamato produzido será removido principalmente no fígado por transaminação com oxaloacetato e formação de aspartato ou será desaminado produzindo amônia (NH4+) e α-cetoglutarato. O aspartato e a amônia produzidos serão utilizados no ciclo da ureia. 34 Bases Nutricionais Síntese de ureia O aspartato e amônia produzidos da transaminação/desaminação do glutamato e outros aminoácidos no fígado serão utilizados para síntese de ureia. No ciclo da ureia, primeiramente a amônia livre (NH4+) será incorporada a ornitina formando citrulina. O aspartato se junta a citrulina com formação do arginosuccinato que perde uma molécula de fumarato, produzindo arginina. A arginina recebe uma molécula de água formando a ureia (2NH2), que será excretada pelos rins. Figura 19 - Ciclo da ureia. Gliconeogênese Além da produção de energia, os cetoácidos poderão ser utilizados para síntese de glicose (gliconeogênese) e/ou ácidos graxos (cetogênese). O único aminoácido que não é convertido à glicose é a leucina, precursora somente de ácidos graxos. Os aminoácidos oxidados à acetil-CoA e acetoacetil-CoA são os aminoácidos cetogênicos, que formam ácidos graxos (Lis, Fen, Trp, Tir, Iso), além de glicose. Os aminoácidos desaminados à piruvato, oxaloacetato, fumarato, α-cetoglutarato e succinil-CoA são os glicogênicos e serão utilizados para síntese de glicose (Ala, Cis, Gli, Ser, Asp, Asg, Met, Tre, Val, Arg, Glu, Gln, His, Pro). A síntese de glicose a partir dos aminoácidos é chamada de gliconeogênese e ocorre principalmente no citoplasma do hepatócito pela formação de fosfoenolpiruvato que será metabolizado à glicose. A formação da glicose irá ocorrer à partir da síntese mitocondrial de malato que será transportato ao citoplasma onde será reoxidado a oxaloacetato pela malato desidrogenase. O oxaloacetato será descarboxilado e fosforilado à fosfoenolpiruvato, reação catalisada pela enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), que será convertido à glicose-6-fosfato e esta desfosforilada pela glicose-6-fosfatase à glicose. 35 Bases Nutricionais Além dos aminoácidos desaminados no fígado, a síntese de glicose via gliconeogênese pode ocorrer a partir do lactato, alanina e glutamina produzidos no músculo esquelético. Um outro precursor gliconeogênico é o glicerol liberado do tecido adiposo pela quebra do triacilglicerol. Figura 20 - Gliconeogênese. Oxidação de aminoácidos no músculo esquelético Os aminoácidos podem contribuir para o fornecimento energético durante a atividade física moderada de longa duração e atividades intensas. No músculo esquelético, os principais aminoácidos utilizados como substratos energéticos são: leucina, isoleucina, valina, glutamato, aspartato e asparagina, com formação de acetil-CoA, succinil-CoA, α-cetoglutarato e oxaloacetato, que serão oxidados a CO2 e H2O. Além destes seis aminoácidos consumidos, o músculo produz neste processo, além do glutamato, dois outros aminoácidos: a alanina e a glutamina, formados para remover a amônia do músculo para o fígado, onde serão utilizados para ressíntese da glicose. 36 Bases Nutricionais Figura 21 - Oxidação de aminoácidos no músculo esquelético. Além do glutamato formado na transaminação e captado pelo músculo da circulação ser oxidado, será utilizado para síntese de alanina e glutamina. A formação da alanina ocorre pela transferência do grupamento amínico que será doado do glutamato ao piruvato (proveniente da glicólise) por transaminação, formando o α-cetoglutarato e a alanina, reação catalisada pela enzima alanina aminotransferase. O glutamato pode ainda receber outro íon amônia com formação da glutamina sob ação da enzima glutamina sintetase. A alanina e a glutamina serão transportadas pelo sangue até o fígado sendo novamente desaminadas pela alanina aminotransferase e glutaminase respectivamente, com formação do piruvato e glutamato, que também será desaminado pela enzima glutamato desidrogenase, liberando α-cetoglutarato e amônia que será utilizada para síntese de ureia. Figura 22 - Síntese de glicose a partir da alanina e glutamina. O piruvato e α-cetoglutarato formados serão utilizados para síntese de glicose (gliconeogênese). 37 Bases Nutricionais cobalto, cobre, cromo, estrôncio, ferro, germânio, lítio, manganês, molibdênio, selênio, silício, vanádio e zinco. Dentre suas principais funções estão a composição estrutural, regulação do metabolismo, manutenção do equilíbrio ácido-básico, manutenção da pressão osmótica, transporte celular e crescimento. São encontrados principalmente nos laticínios, carnes, cereais integrais, leguminosas e também nas verduras escuras e frutas. VITAMINAS E MINERAIS Introdução As vitaminas e minerais, necessários em pequenas quantidades e essenciais ao organismo, são micronutrientes que não contêm energia. Funcionam principalmente como substâncias reguladoras nas reações que liberam energia a partir dos alimentos. O termo “vitamina”, que significa amina vital (ou aminas da vida), foi proposto por Casimir Fuks em 1912. As vitaminas são compostos orgânicos necessários em pequenas quantidades e desempenham funções vitais específicas nas células e tecidos do organismo. São nutrientes reguladores essenciais ao organismo, e sua ausência ou deficiência resulta em enfermidades carenciais específicas. Necessidades e recomendações A classificação das vitaminas é realizada de acordo com sua solubilidade em lipossolúveis (solúveis em gordura) e hidrossolúveis (solúveis em água). As vitaminas lipossolúveis são as A, D, E e K, e as hidrossolúveis as do complexo B (tiamina, riboflavina, niacina, ácido pantotênico, piridoxina, ácido fólico, cianocobalamina, biotina, colina, inositol) e a vitamina C. Sua principal função é a participação no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas e na produção de energia. Participam também do crescimento e formação dos ossos e dentes. São encontradas nas frutas, legumes, verduras, cereais integrais e leguminosas. As Ingestões Dietéticas de Referência (IDRs) ou Dietary Reference Intakes (DRIs) do Food and Nutrition Board do Instituto de Medicina dos EUA foram publicadas a partir de 1998, substituindo as dez antigas recomendações (RDAs) do National Research Council. Elas representam o conjunto de quatro valores de referência de ingestão de nutrientes criados tanto para o planejamento quanto para a análise de dietas de indivíduos ou grupos saudáveis. São eles: ingestão dietética recomendada (RDA), ingestão adequada (AI), necessidade média estimada (EAR) e ingestão máxima tolerada (UL). As recomendações de consumo de vitaminas e minerais são baseadas em estudos norte-americanos, uma vez que não temos dados suficientes para avaliar as necessidades da população brasileira. Estas recomendações são baseadas em necessidades de 97,5% dos indivíduos saudáveis. A necessidade média estimada (EAR) é o valor estimado do nutriente suficiente para atender aos requerimentos nutricionais de 50% da população. É o menor nível contínuo de ingestão de um nutriente para manter adequada a nutrição de um indivíduo. A medida é utilizada na avaliação da adequação da ingestão de nutrientes em indivíduos e grupos e no planejamento de dietas para grupos. Os minerais são elementos inorgânicos necessários em pequenas quantidades, porém essenciais ao organismo. Representam cerca de 4% da composição do corpo humano. São classificados de acordo com a quantidade que são encontrados no organismo: os macrominerais, aqueles encontrados em quantidades maiores (> 0,005% do peso corporal) e os microminerais, com quantidades menores (< 0,005%). Os macrominerais são representados pelo cálcio, cloro, enxofre, fósforo, magnésio, potássio, sódio. Já os microminerais compreendem o boro, A ingestão dietética recomendada (RDA) é calculada a partir da EAR (RDA = EAR + 2DP = 1,2EAR) e deve atender aos requerimentos nutricionais de quase a 38 Bases Nutricionais totalidade (97 a 98%) dos indivíduos saudáveis. Essa medida é utilizada no planejamento de dietas para indivíduos. Vitaminas lipossolúveis A ingestão adequada (AI) é utilizada no lugar da RDA quando não há suporte científico suficiente para calcular a EAR. Portanto, baseia-se na observação ou na determinação experimental da estimativa de ingestão de nutrientes por um determinado grupo de indivíduos saudáveis. Ou seja, é uma sugestão de consumo (meta da ingestão). É utilizada no planejamento e avaliação de dietas para indivíduos e grupos quando a EAR não é conhecida. A vitamina A, ou retinol, foi descoberta por McCollum e Davis em 1913. Suas formas químicas são o retinol, ácido retinoico, retinaldeído e os carotenoides (pró-vitamina A). Dentre os seiscentos carotenoides encontrados na natureza, o β-caroteno é o mais importante. Vitamina A Suas principais funções estão relacionadas com: • A ingestão máxima tolerada (UL) é a quantidade máxima diária segura de ingestão. É o valor mais elevado de ingestão diária de um determinado nutriente para que não cause prejuízo na saúde dos indivíduos e da população em geral. É determinada a partir do aparecimento de efeitos adversos. É calculada a partir do NOAEL (no observed adverse effect level) e LOAEL (lowest observed adverse effect level), que representam o maior nível de ingestão de um nutriente que não resultou em nenhum efeito adverso e a ingestão mais baixa na qual um efeito adverso tenha sido identificado, respectivamente. A utilização da UL não reverte obrigatoriamente em benefícios para a saúde e desta forma não é um nível de ingestão recomendado. São utilizadas na avaliação da adequação da ingestão de nutrientes em indivíduos e grupos. visão • crescimento e desenvolvimento ósseo e dentário • manutenção da integridade do tecido epitelial • proteção da pele, mucosas e olhos • imunidade • reprodução • síntese de corticosteroides • cicatrização Tem ação anticancerígena e antioxidante. Sua absorção é relativamente rápida e 70-90% do total ingerido é absorvido, enquanto a próvitamina tem absorção de 20-50%. Forma química, tamanho da partícula do alimento, presença de gordura e quantidade de fibras no alimento (pectina) vão influenciar a absorção. Alguns fatores como a vitamina E, proteínas, gorduras (3 a 5g por refeição) e o cozimento podem aumentar a biodisponibilidade da vitamina A. Por outro lado, a oxidação, luz, calor, altas temperaturas, hipercozimento, idade e desidratação podem diminuir sua biodisponibilidade. Os vegetais amarelados tem absorção quatro vezes maior que os vegetais verde-escuros. As recomendações são diferenciadas pela idade, sexo e estado fisiológico. Porém, as necessidades nutricionais, que representam os valores fisiológicos individuais requeridos para satisfazer as funções fisiológicas normais e prevenir sintomas de deficiências não podem ser avaliadas somente por estes fatores. Outros fatores, como peso, aporte calórico da dieta, enfermidades, exercício físico, fatores ambientais e estilo de vida também seriam necessários na avaliação das necessidades nutricionais. 39 Bases Nutricionais Após a absorção no intestino delgado, a vitamina A se liga a proteínas (RBP) para serem transportadas no plasma. A utilização do retinol ocorre no fígado, rins, intestino, pele, entre outros, e o ácido retinoico é o principal metabólito. É excretada pelos rins e bile na forma de 4-hidroxiretinol. O excesso (70µmol/kg) será metabolizado no citocromo P450 microssomal. o dihidroxicalciferol – 1,25(OH)2D3. É sintetizada na pele na forma de 7-dehidrocolesterol e colecalciferol. Suas principais funções estão relacionadas com: A deficiência de vitamina A causa cegueira noturna, xeroftalmia, aumento das infecções, alterações cutâneas (dermatose), diminuição do crescimento, queratinização do trato respiratório, digestório e urinário e perda do apetite. O excesso pode ser tóxico e é comum em indivíduos com disfunção hepática, desnutrição energeticoproteica e gestantes. O estado nutricional é avaliado pelo retinol sérico (30 a 65mg/100ml). • imunidade • reprodução • secreção de insulina • absorção e reabsorção tubular renal de cálcio e fosfato • crescimento e desenvolvimento • formação de ossos e dentes O papel da vitamina D na imunidade é aumentar a proliferação e função dos linfócitos e das células natural killer. A vitamina A é encontrada em alimentos de origem animal e o β-caroteno (pró-vitamina A) em vegetais. As principais fontes são: fígado, rim, óleo de fígado de bacalhau, peixes, manteiga, gema de ovo, leite e derivados, folhas verde-escuras, brócolis, agrião, espinafre, cenoura, batata-doce, abóbora, nabo, pêssego, melão, manga e mamão. A biodisponibilidade da vitamina D em carnes é 60% menor em relação aos suplementos. A 25-OH D é a forma mais biodisponível. O leite (lactoalbumina) e AGLs aumentam sua absorção enquanto as fibras e álcool diminuem. A suplementação pode ser feita com acetato de retinol, β-caroteno e ácido 13-cis-retinoico. As indicações são para dermatites, acne, TPM, diabetes, câncer, imunodeficiência e psoríase. Após a absorção, é metabolizada no fígado e no rim será hidroxilada até formar 1,25 (OH)2 D3. A depleção de cálcio aumenta a produção de vitamina D pelo rim. É excretada pela bile e rins. Vitamina D A hipovitaminose causa raquitismo em crianças, osteomalácia em adultos, fragilidade óssea, deformidades esqueléticas e dentição deficiente. A deficiência é comum em indivíduos com câncer, diabetes, hipertensão e obesidade. A investigação da natureza química da vitamina D foi iniciada em 1924 por Steenbock e Hess, mas só foi isolada em 1930. Pode ser sintetizada na pele e é essencial apenas em locais com baixa exposição solar. Sua maior importância é a manutenção do cálcio e fósforo no soro. O excesso pode ser tóxico, causando calcificação óssea e de tecidos moles, cálculos renais e distúrbios gastrintestinais, fragilidade óssea, crescimento retardado, retardo mental, cefaleia, anorexia, náuseas, vômitos, constipação e fraqueza. As formas químicas naturais são o ergocalciferol (D2) e o colecalciferol (D3). Nos alimentos fortificados o ergosterol é utilizado. A forma ativa é 40 Bases Nutricionais O estado nutricional é avaliado pela concentração de calcitriol no plasma (1 a 2ng/ml; aceitável/desejável - 48 a 100nmol/L; toxicidade -> 200nmol/L). trigo (pectina) diminuem. Os ácidos graxos poliinsaturados aceleram a depleção de vitamina E. Ésteres de vitamina E são hidrolisados no intestino e após a absorção se unem a uma proteína ligadora: a-TPP. É transportado através dos QMs, VLDL e HDL. É encontrada nos óleos de peixe, carnes de boi, frango, gema de ovo, fígado, leite, manteiga e nata. É estável à luz, oxigênio, ácidos, calor, processamento e armazenamento e instável à luz ultravioleta. A suplementação é indicada no raquitismo, osteomalacia, osteoporose, hipoparatireoidismo e psoríase. A deficiência causa diminuição da vida média do eritrócito e desordens do SNC. A deficiência é comum nas doenças cardiovasculares, diabetes mellitus, câncer e catarata. Em superdoses, possui efeitos tóxicos e prejudica a função imune. A hipervitaminose prolonga o tempo de coagulação sanguínea e promove aumento de triglicerídeos. Vitamina E A vitamina E foi descoberta inicialmente por Herbert Evans e Karen Bishop em 1922. Herbert Evans, Oliver Emerson e Glady Emerson isolaram-na em 1936 e somente em 1938 foi identificada quimicamente e denominada tocoferol por Fernholtz. Apresenta-se de deferentes formas químicas: tocoferóis (α, β, γ, δ), tocotrienóis (α, β, γ, δ), acetato e succinato de tocoferol e tocoferil (forma oxidada). As principais fontes são o germe de trigo, óleos, gema de ovo, fígado, vegetais verde-escuros, gordura dos laticínios, manteiga, nozes, sementes e peixes. É estável ao calor e ácidos e destruídas por gorduras rançosas, oxigênio, chumbo, ferro e irradiação UV. A suplementação é indicada para prematuros (hemólise), anemia hemolítica, ateroesclerose, hipertensão, câncer, diabetes, artrite, tensão prémenstrual, displasia mamária, envelhecimento e esterilidade. Suas principais funções são: • proteção da vitamina A, carotenos e a vitamina C dos alimentos da destruição oxidativa Vitamina K • antioxidante lipídico (previne a peroxidação de AGPI) A vitamina K foi descoberta em 1935 por Dam, mas só foi isolada em 1939. Suas formas químicas são a filoquinona (K1), proveniente dos alimentos; a menaquinona (K2), proveniente das bactérias intestinais, e a menadiona (K3), forma sintética da vitamina K. • protege as membranas celulares de vários tecidos da oxidação • aumenta a proliferação de linfócitos Funções da vitamina K: • inibe a agregação e adesividade plaquetária pela diminuição da síntese de prostaglandinas da série 2 (PGE2) • • funciona como cofator enzimático de enzimas carboxilases previne doenças cardíacas e atua na fertilidade • participa da coagulação sanguínea, sendo uma vitamina coagulante (anti-hemorrágica) Quanto à sua biodisponibilidade, não há diferença entre suas formas na absorção. A gordura aumenta sua absorção, enquanto a vitamina A e o farelo de • 41 regula a deposição do cálcio na matriz óssea Bases Nutricionais Sua absorção é de aproximadamente 40% a 80%. Os alimentos de maior biodisponibilidade são os óleos, margarinas e produtos industrializados, enquanto os vegetais folhosos têm menor biodisponibilidade. A vitamina K dos vegetais tem absorção 1,5 vezes mais lenta do que sintética. A menaquinona é produzida em altas quantidades porém não é muito absorvida. A suplementação com vitamina E diminui a vitamina K. destruição da microbiota intestinal, doenças hepáticas, hemorragias e doença hemorrágica do recém-nascido. A osteoporose e aterosclerose são patologias relacionadas à falta de vitamina K. A toxicidade pode causar anemia hemolítica, danos hepáticos e icterícia. A suplementação é indicada na doença hemorrágica do recém-nascido, pacientes cirúrgicos e osteoporose. A vitamina K é absorvida no intestino através das micelas e levada ao fígado pelos QMs. Circula no plasma através da VLDL e é distribuída aos tecidos que contém a enzima glutamilcarboxilase. Vitaminas hidrossolúveis As vitaminas hidrossolúveis são a vitamina C e as vitaminas do Complexo B. A principal função destas vitaminas é sua participação como coenzimas no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas nas reações de síntese e degradação destes nutrientes. É encontrada nos vegetais de folhas verdes (brócolis, repolho, alface, couve-flor, espinafre, couve), outros vegetais, frutas, cereais, leite e derivados, gema de ovo, carnes e fígado. Grande parte é formada pela microbiota intestinal. É estável ao calor, oxigênio e umidade e instável na presença de álcalis e irradiação UV. As enzimas são proteínas que catalisam as reações químicas. É composta por uma porção proteica ligada a um cossubstrato não proteico chamado coenzima, que pode ser uma vitamina ou mineral. As vitaminas que funcionam como coenzimas são também chamadas de cofatores enzimáticos e os minerais de ativadores. A deficiência é determinada pelo tempo de protrombina ou doença hemorrágica. A deficiência pode ocorrer devido à má absorção de lipídios, Figura 23 - Vias metabólicas de participação das vitaminas do Complexo B. 42 Bases Nutricionais Vitamina C A deficiência causa o escorbuto, caracterizado por hiperceratose folicular, gengivas inchadas e inflamadas (gengivite), perda de dentes, secura da boca e dos olhos, perda de cabelo e pele seca, fadiga, fraqueza, dor muscular, anorexia e hemorragias. O ácido ascórbico foi isolado em 1928 por Albert Szent-Gyorgyi. Pode ser encontrada na natureza de duas formas biologicamente ativas: ácido ascórbico e dehidroascórbico. A toxicidade pode acontecer com a ingestão de doses únicas de 4 a 6g, causando diarreia, cólicas, náuseas, anemia hemolítica, diminuição do tempo de coagulação e retenção de ferro (sobrecarga). A deficiência ocorre com ingestão de até 10mg/dia após 4 a 6 meses com queda da concentração plasmática (< 0,2mg/100mL). A ação da vitamina C engloba os seguintes pontos: • cofator ou cossubstrato de diferentes enzimas • antioxidante • cofator na hidroxilação do aminoácido prolina, produzindo hidroxiprolina A recomendação de consumo é de 75mg/dia para mulheres e 90mg/dia para homens. A utilização de aspirina, álcool e anticoncepcionais orais diminuem sua concentração. Poluição, tabagismo, metais pesados e alimentação rica em pró-oxidantes aumentam a necessidade de consumo de vitamina C. • fundamental na síntese do colágeno e essencial na renovação das fibras periodontais, evitando instabilidade do dente e hemorragias periodontais • Inibe o crescimento viral e protege a queda imunológica promovida pelo cortisol As principais fontes são: acerola, salsa, caju, goiaba, pimentão, couve, agrião, morango, kiwi, manga, amora, espinafre, limão e laranja. É rapidamente perdida na cocção dos alimentos, oxidação e armazenamento. Elevada quantidade de flavonoides presentes nas frutas diminuem as perdas. • participa da síntese da carnitina, corticoides, serotonina, adrenalina e noradrenalina • participa do catabolismo de aminoácidos • aumenta a absorção do ferro • desintoxicante A suplementação é indicada para câncer, fumantes, infecções, gripes, stress, herpes, alergias, asma, glaucoma, hipertensão, hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia, anemia, imunodeficiências, depressão, pós-cirúrgico, fadiga, diabetes, gota, alcoolismo, septicemia e aterosclerose. • diminui o colesterol e melhora o processo de cicatrização Vitamina B1 É absorvida (80-90% da ingestão oral) na porção proximal do intestino delgado, e o transporte ativo é dependente de sódio. É reabsorvida pelos rins por processo ativo (± 200-250mg). Com a ingestão de 1,5g, a absorção é de 50%; com 6g, cerca de 25% e com 12g a absorção cai para 16%. A máxima absorção é atingida com doses espaçadas e menores que 1g ao longo do dia. O excesso prejudica a absorção de cobre e forma oxalato, podendo levar à gota. A tiamina foi inicialmente descoberta por Eijkman em 1897, mas só foi isolada em 1926 por Jansen e Donath. Suas formas químicas são a tiamina monofosfato (TMM) – 10%; tiamina pirofosfato (TPP) – 80% – e tiamina trifosfato (TTP) – 10%. Atuação da vitamina B1: 43 Bases Nutricionais • participa como coenzima no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas coenzimas são a flavina mononucleotídeo (FMN) e a flavina adenina dinucleotídeo (FAD). • metabolismo energético Dentre suas funções podemos destacar: • descarboxilação do piruvato à acetil-CoA • transporte de hidrogênio • descarboxilação de aminoácidos • reações de oxirredução • ciclo das pentoses • metabolismo energético • síntese de ácidos graxos e colesterol • síntese de DNA e RNA • • oxidação aminoácidos da glicose, ácidos graxos • ativação da vitamina B6 • crescimento • formação das células vermelhas do sangue • gliconeogênese • antioxidante e síntese de acetilcolina É absorvida por transporte passivo e ativo (no jejuno e íleo, sódio dependente). É levada ao fígado e captada pelos eritrócitos por difusão facilitada e outras células por transporte ativo. Está presente no músculo esquelético (50%), coração, rim, fígado e cérebro. Seus metabólitos são excretados na urina e em pequena quantidade pela bile. É absorvida pela porção proximal do intestino delgado por um transportador saturável dependente de sódio. Circula pelo plasma através da albumina e outras proteínas e é excretada pelos rins. As principais fontes são o fígado de porco, vísceras, leguminosas, pães e cereais integrais, germe de trigo e batatas. É instável ao calor, oxigênio, UV e enxofre e estável ao calor em solução ácida. As fontes são o leite e derivados, vísceras, vegetais folhosos verdes, cereais e pães enriquecidos e os ovos. Estável ao calor, oxigênio e meio ácido e instável à luz (UV) e álcalis. Oxida-se rapidamente pela exposição ao oxigênio. A deficiência afeta o funcionamento dos sistemas muscular, cardiovascular, gastrointestinal e nervoso. A suplementação é indicada para controle da ansiedade, esclerose e tensão muscular. O estado nutricional é avaliado pela excreção urinária e balanço nitrogenado negativo. O excesso de tiamina é excretado pelos rins e não há evidências de toxicidade. O estado nutricional pode ser avaliado pela excreção renal (< 75nmol), níveis séricos (2,1mg/dl) e pelo lactato sanguíneo. Vitamina B3 A niacina foi descoberta em 1937 por Elvehjem. Apresenta-se de duas formas químicas: o ácido nicotínico e a nicotinamida. Suas coenzimas são a nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e a nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP). Vitamina B2 A riboflavina foi reconhecida em 1879 e isolada em 1932. Só foi denominada riboflavina em 1935 por Kuhn e colaboradores que a sintetizaram. Suas 44 Bases Nutricionais Pode ser formada a partir do triptofano (60mg triptofano = 1mg niacina). fadiga, distúrbios digestivos, depressão, enxaquecas e osteoartrite. Suas principais funções são: Vitamina B6 • aceptores de hidrogênio • metabolismo energético • síntese de glicogênio e gordura A piridoxina foi identificada em 1938 e isolada em 1939. A vitamina B6 é encontrada em três formas químicas: a piridoxina, piridoxamina e piridoxal. A coenzima é o piridoxal fosfato (PLF). • síntese de ácidos graxos • colesterol e esteroides Atuação da vitamina B6: • Participa no metabolismo de carboidratos (glicogenólise – ativa glicogênio fosforilase) • metabolismo da glicose, ácidos graxos e aminoácidos • ciclo das pentoses • estímulo à produção de HCl • antidepressivo • formação da niacina (conversão do triptofano) • metabolismo lipídico (síntese de ácidos graxos insaturados – ácido araquidônico) • síntese proteica e desaminação de aminoácidos e sistema endócrino (receptores de estrógeno, progesterona, testosterona, cortisol) É absorvida pelo intestino delgado por difusão passiva – 30% é ligada a proteínas. É metabolizada no fígado e excretada pelos rins. • metabolismo e função do eritrócito (ajuda na ligação do oxigênio) • síntese de neurotransmissores (serotonina, taurina, dopamina, norepinefrina, histamina e ácido amino butírico) Encontrada nos peixes, fígado, carne, aves, grãos, ovos, amendoins, leite, leguminosas, grãos enriquecidos e pimentão. Estável ao calor, luz, oxidação, ácido e álcalis. • sistema imune (proliferação de linfócitos e produção de IL-2). A deficiência causa a pelagra, caracterizada por dermatite, diarreia, demência, ansiedade e insônia. A absorção da vitamina B6 é feita por transporte passivo no jejuno (75% é absorvido), e ela se liga à albumina no sangue, para então ser metabolizada no fígado. O consumo excessivo de niacina pode ser tóxico. O estado nutricional é avaliado pelo nucleotídeo de nicotinamida no sangue, excreção urinária de metabólitos e sinais clínicos (dermatites, inflamações, estomatites). Podemos encontrar esta vitamina no porco, vísceras, farelo e germe de trigo, leite, gema de ovo, farinha de aveia, cereais integrais, leguminosas, banana, salmão, batata, abacate, repolho, cenoura e vegetais verde-escuros. É estável ao calor, luz e oxidação e instável ao congelamento. As fibras, os A suplementação reduz triglicerídeos e colesterol plasmático. É indicada para hipercolesterolemia, proteção do infarto, esquizofrenia, psicoses, ansiedade, 45 Bases Nutricionais alimentos processados e os contraceptivos orais diminuem a biodisponibilidade. • metabolismo relacionado ao da vitamina B12, metabolismo de lipídios (formação de colina) É utilizada para tratar depressão, esquizofrenia, náuseas e vômitos na gestação, depressão pósparto, efeitos colaterais de contraceptivos, TPM, cálculos renais, aterosclerose, diabetes e câncer. O uso crônico pode causar insônia, neurotoxicidade e fotossensibilidade. A absorção ocorre no intestino delgado. O folato monoglutâmico é melhor absorvido do que a forma poliglutâmica, transportada no plasma por glicoproteínas. O folato é levado para as células da medula espinhal, fígado, fluído cerebroespinhal e túbulo renal. Os metabólitos são excretados na urina e em pequena porcentagem na bile. O estado nutricional será avaliado clinicamente pela dermatite seborreica, concentração plasmática, excreção urinária, saturação de transaminases, teste de sobrecarga de triptofano, teste de sobrecarga de metionina, homocisteína plasmática e atividade de transaminases. A absorção é comprometida por fatores antinutricionais presentes nos vegetais e aumentada na presença do zinco, glicose e galactose. Encontrada nos vegetais verde-escuros, fígado, vísceras, carne bovina magra, trigo, ovos, peixes, feijões secos, lentilhas, aspargos, brócolis, couve, espinafre, levedura, batata, laranja e banana. Estável à luz solar em solução e instável ao calor em meio ácido. Vitamina B9 O ácido fólico (também chamado de vitamina b9) foi reconhecido em 1938 e sintetizado em 1946 por Spies. Também conhecido como vitamina M, apresenta-se de diferentes formas químicas: a folacina, o ácido pteroilglutâmico (PGA) e o ácido tetrahidrofólico (THF), este último o mais ativo. A concentração sérica e dos eritrócitos desejável é de mais de 14nmol/L e 360nmol/L, respectivamente. O excesso pode formar cristais de folato nos rins, reação alérgica e convulsões. A vitamina B9 participa dos seguintes processos: • síntese proteica • síntese de tiamina • formação de aminoácidos não essenciais • formação e maturação de eritrócitos • crescimento • formação do tubo neural • síntese do DNA (formação de nucleotídeos) Indicada para gestantes, anemia, leucemia, mulheres que usam anticoncepcionais orais, psoríases, depressão, alcoolismo, neuropatia, aterosclerose, imunodeficiência, epilepsia, osteoporose, stress, fadiga e esquizofrenia. Vitamina B12 A vitamina B12 foi isolada em 1948. Possui duas formas ativas: metil e adenosil. Encontrada apenas em alimentos de origem animal. Coenzima de duas enzimas presentes nas células de mamíferos: • Metionina sintase: permite a entrada do folato na célula, síntese de DNA e RNA nas células (forma metil) • metabolismo de proteínas (conversão da homocisteína em metionina) 46 Bases Nutricionais • Metilmalonil-CoA mutase: Converte ácido propiônico em ácido succinato (metabolismo de lipídios) (forma adenosil). nutricional é avaliado pela concentração sérica de cobalamina. A suplementação deve ser feita em indivíduos vegetarianos (vegan), anêmicos, pacientes gastrectomizados, fadiga, osteoporose, hepatite, herpes, alergia e asma. A forma de administração pode ser spray sublingual, cápsula sublingual ou intramuscular. Suas funções incluem: • formação de metionina • síntese de purinas, pirimidinas e DNA • duplicação e diferenciação celular • catabolismo de aminoácidos • crescimento • formação e maturação dos eritrócitos • síntese de proteínas • síntese da bainha de mielina • maturação das células epiteliais do TGI • síntese de colina e oxidação de ácidos graxos Vitamina B5 A identificação do ácido pantotênico foi feita em 1939 por Williams e colaboradores e a síntese completada em 1940. Sua coenzima é a CoA (coenzima A). A vitamina B5 participa dos seguintes processos: A absorção depende do fator intrínseco produzido pelo estômago. Absorvida no íleo, nas células intestinais se liga ao TC II, responsável pelo seu transporte no plasma. No fígado se encontra 50% da vitamina B12. É excretada por apoptose celular no trato digestório, rim e pele. É reciclada, podendo ser novamente reabsorvida. O fator intrínseco está diminuído em pacientes com anemia perniciosa, AIDS, alcoólatras e bariátricos. • síntese de colesterol • fosfolipídios • triglicerídeos • hormônios esteroides • porfirina (heme) e colina • síntese e oxidação de ácidos graxos e aminoácidos • formação de acetilcolina • descarboxilação do piruvato A ingestão diária é de 4 a 6mg. Não há estudos que mostrem doenças relacionadas à deficiência e toxicidade. É feita suplementação de 50 a 100mg, indicada para fadiga, estresse, alergias, cefaleias, artrite, psoríase, insônia e asma. Encontrada no fígado, rim, leite e derivados, carnes e ovos. Destruída por ácidos, álcalis, calor, luz e oxigênio. A deficiência causa a anemia perniciosa e megaloblástica, neuropatia, placas de ateroma, defeitos no tubo neural e esteatose hepática. Não há evidências de toxicidade causada por vitamina B12. O estado Gema de ovo, rim, fígado e leveduras são fontes excelentes, enquanto brócolis, carne bovina magra, leite desnatado, batata-doce e melaço são fontes satisfatórias. Parte é perdida no congelamento e cozimento. 47 Bases Nutricionais Vitamina B7 rinha de aveia são fontes satisfatórias e carnes, vegetais, frutas e leite de vaca são fontes pobres. A avidina presente na clara de ovo crua impede sua absorção. A biotina, vitamina H ou B7 possui as seguintes características ou ações: • cofatora de enzimas da gliconeogênese • síntese e oxidação de AGs • degradação de aminoácidos • síntese de purinas A deficiência de biotina causa a síndrome da deficiência de carboxilase múltipla dependente de biotina, cujos sintomas são dermatite seca, palidez, náuseas, alopecia, vômitos e anorexia. Além disso, altera o metabolismo de AGs de cadeia ímpar. Não há estudos que mostrem toxicidade. Minerais É prontamente absorvida e produzida pela microbiota intestinal. Os minerais apresentam funções diversificadas e, assim como as vitaminas do Complexo B, também participam como coenzimas do metabolismo. As melhores fontes são rim, fígado, gema de ovo, soja e leveduras. O leite materno, nozes, peixe e fa- Figura 24 - Vias catabólicas e anabólicas de participação dos minerais. 48 Bases Nutricionais Cálcio (Ca) Outros fatores que inibem a absorção são ácido oxálico, ácido fítico, fósforo, fibras, gorduras e proteínas. Estimuladores da absorção de cálcio são a lactose, lactoalbumina, ácido ascórbico e clorídrico. O sódio, cafeína, álcool e proteínas aumentam a excreção urinária e a deficiência de magnésio causa hipocalcemia. O excesso de cálcio diminui a biodisponibilidade do magnésio, ferro e zinco. O cálcio é o mineral mais abundante no organismo e representa aproximadamente 1 a 2% do peso corporal (1.200g). A maior parte é encontrada nos ossos e dentes (99%) e o restante no sangue, fluido extracelular e células. O cálcio tem as seguintes funções: • contração e relaxamento muscular • secreção de hormônios • transmissão nervosa • divisão celular • transporte na membrana celular • regulação dos batimentos cardíacos • coagulação sanguínea O metabolismo do cálcio é regulado pelos hormônios PTH (paratormônio) e calcitonina. A redução do cálcio sérico promove a secreção do paratormônio, aumentando a absorção intestinal de cálcio, a reabsorção renal e a atividade dos osteoclastos com o objetivo de aumentar as concentrações séricas de cálcio. O aumento da concentração sérica aumenta a liberação de calcitonina, diminuindo a absorção intestinal, aumentando a excreção renal e a atividade dos osteoblastos. A deficiência pode levar à osteoporose, osteomalácia, raquitismo, hipertensão, câncer de cólon e pedras nos rins. A população de risco para desenvolver a deficiência são gestantes, mulheres com amenorreia ou na menopausa, indivíduos com intolerância à lactose e vegetarianos. A deficiência pode ainda estar associada à hipertensão, doenças cardiovasculares e obesidade. O estado nutricional do cálcio é avaliado pela densidade mineral óssea. • responsável pela densidade mineral, rigidez e força óssea e dos dentes É absorvido no duodeno na forma de íon ou na forma quelada intacta (oxalacetato de cálcio e carbonato de cálcio) de duas formas: transporte ativo saturável ou transporte passivo não saturável dependente da concentração luminal. É excretado pelas fezes e urina (65-75%). O excesso pode levar à toxicidade apenas em casos crônicos de suplementação, causando hipercalcemia, calcificação de tecidos moles, mudança do tônus muscular, constipação, aumento do volume urinário, náusea, confusão, coma e morte. A biodisponilidade do cálcio é de 20-30%. Esta é aumentada quando há deficiência de cálcio e fósforo na gravidez, lactação, indivíduos treinados e na presença de vitamina D. Deficiência de vitamina D, menopausa, envelhecimento, trânsito intestinal aumentado e diminuição da acidez gástrica diminuem a biodisponibilidade. As principais fontes alimentares são leites e derivados, sardinhas, mariscos, ostras, peixes, couve, folhas de mostarda, tofu, grãos, vegetais verdeescuros, algas, brócolis e gergelim. A suplementação é feita com carbonato de cálcio, malato citrato de cálcio ou fosfato de cálcio dibásico. 49 Bases Nutricionais Fósforo (P) A deficiência é comum em desnutridos, diabéticos e alcoólatras. O estado nutricional é avaliado pela excreção urinária. A toxicidade ocorre apenas em algumas patologias específicas e pode causar calcificação metastática. O fósforo é um componente celular disponível em todos os alimentos. Compreende 22% dos minerais totais do organismo e representa 1% do peso corporal. A maior parte localiza-se nos ossos e dentes (80%) e também nas células e fluido extracelular (20%). Magnésio (Mg) Podemos citar as seguintes características ou ações do fósforo: • O conteúdo corporal de magnésio é de aproximadamente 20-30g. Encontra-se principalmente nos ossos (60%) e músculos (26%). Cérebro, coração e líquidos corporais reúnem 14% desse conteúdo. mais abundante ânion dentro das células • responsável pela ativação e inativação de diversas enzimas O magnésio participa de mais de trezentas reações metabólicas: • formação de ossos e dentes • metabolismo do carboidrato • ativação da vitamina D nos rins • produção e transferência de energia • síntese de proteínas e lipídios • síntese de glicogênio • componente dos fosfolipídios, ácidos nucleicos, membranas celulares, creatina fosfato e do ATP Sua biodisponibilidade é de 50-70%. É absorvido em todo intestino delgado (principalmente no duodeno), levado por transportadores específicos e excretado pelas fezes e urina (40 a 60%). Os rins retém 80% do fósforo filtrado e o PTH diminui sua reabsorção enquanto a hipofosfatemia aumenta. Sua absorção é aumentada na presença do cálcio e vitamina D e diminuída pelo ácido fítico, ácido oxálico, antiácidos e álcool. • catabolismo de glicose, aminoácidos e ácidos graxos O aumento das concentrações séricas diminui a absorção do cálcio e a diminuição causa redução na síntese de ATP, anorexia, convulsões, anemia, hemorragia, osteomalacia e diminuição da contratilidade cardíaca. • condução do impulso nervoso • contração e relaxamento muscular • coagulação sanguínea (inibidor) • controle da pressão sanguínea • prevenção de cáries • funcionamento do sistema imunológico Também podemos citar estas ações do magnésio: As fontes alimentares são os queijos, gema de ovo, leite, carnes, peixes, aves, cereais integrais, leguminosas e nozes. O fósforo das carnes é o mais biodisponível. 50 • Atua como hipotensor • inibe a aterogênese • previne isquemia Bases Nutricionais • previne cálculos renais Ferro (Fe) • é componente de ossos e dentes • funciona como tranquilizante O conteúdo corporal do ferro é de 3-5g, do qual 6070% estão na hemoglobina, mioglobina e enzimas e 30-40% no fígado, medula óssea, baço e plasma. Ele é armazenado no fígado na forma de ferritina (Fe++) e transportado no sangue pela transferrina (Fe+++). A absorção ocorre ao longo do intestino delgado e grosso (biodisponibilidade de 30-40%) por difusão passiva saturável (começa após uma hora de ingestão e finaliza em 10 horas). Os rins filtram 10%, e 5% é excretado. A participação do ferro engloba: A absorção está diminuída na presença de grandes quantidades de fosfato, consumo elevado de zinco, fibras dietéticas e utilização de anticoncepcionais orais, álcool e diuréticos. A absorção é aumentada pelo carboidrato e lactose. A depleção de vitamina B6 causa balanço negativo de magnésio. • formação da hemoglobina e hemácias • transporte de O2 e CO2 • respiração celular • produção de energia • cofator enzimático peroxidase e aconitase) As principais fontes são cereais integrais, queijo tofu, nozes, carnes, leite, vegetais verdes, leguminosas, chocolate, castanhas, frutas, banana, batata, coco, maçã, brócolis, abacate e algas. A deficiência altera a função muscular, gastrintestinal e causa irritabilidade nervosa e muscular, arritimias cardíacas e tetania. A hipomagnesemia está presente em muitas patologias como doença cardíaca isquêmica, arritmias, hipertensão, infarto, diabetes, TPM, osteoporose, impotência, ansiedade, depressão, insônia e diminuição da memória. Os sintomas (anorexia, náusea, vômitos, letargia e fraqueza) nem sempre se manifestam. (citocromo, catalase, • síntese de colágeno, elastina e carnitina • manutenção do sistema imunológico • detoxificação (citocromo P-450) • antioxidante/pró-oxidante, • metabolismo proteico • síntese de DNA. A toxicidade causa queda da pressão arterial, letargia, confusão, disfunção renal, taquicardia ou bradicardia, fraqueza muscular e problemas cardíacos. É absorvido em todo intestino delgado (principalmente no duodeno) – 5 a 10% pelas proteínas ligadoras do ferro na membrana em escova. Sua absorção é facilitada na presença de quelatos, ácido ascórbico, glicose, aminoácidos sulfurados e bile. É transferido para a mobilferrina e paraferritina. O estado nutricional é avaliado pelas concentrações séricas (1,5 a 2,1mEq/L soro). A suplementação pode ser realizada com óxido, citrato ou cloreto de magnésio. Deve estar associada ao cálcio em quantidades de 2 cálcio: 1 magnésio. O ferro heme é o mais biodisponível e o não-heme na forma +2. O ferro oxidado (+3) não é absorvido e deverá ser reduzido (vitamina C) para poder ser absorvido. Fitatos, oxalatos, fosfatos, proteínas do leite e da soja, antiácidos, polifenóis, cálcio, zinco, 51 Bases Nutricionais sais de ferro, cafeína e cádmio diminuem a absorção do ferro não-heme. Ácidos, cobalto, cobre, níquel e manganês aumentam a absorção. É transportato por transferrinas e lactoferrinas e estocado na ferritina e hemosiderina. A excreção é de 0,9 a 1,5mg/dia na urina, pele, bile e principalmente nas fezes. • síntese proteica • manutenção da integridade da membrana celular • regulação da expressão gênica • síntese da porção heme da hemoglobina • função digestiva • metabolismo • antioxidante • ligação do T3 no receptor • síntese e aumento da sensibilidade à insulina • imunidade A suplementação pode ser feita com sulfato ferroso, fumarato ferroso ou ferro quelado. O ferro quelado é o mais biodisponível, ao contrário do sulfato. Este é pouco absorvido e acumula-se no intestino. • cicatrização • formação de espermatozoides • olfato, paladar e visão Zinco (Zn) • atividade cerebral A deficiência leva à anemia ferropriva, caracterizada por uma anemia microcítica e hipocrômica com diminuição da hemoglobina (< 85%). O excesso causa hemocromatose/hemosiderose, danos hepáticos, destruição da hemoglobina, estresse oxidativo, aumento do ácido úrico e câncer de intestino. As melhores fontes são o fígado, rim, coração, carnes, aves, peixes, gema de ovo, leguminosas, cereais integrais, farinhas enriquecidas, vegetais verde-escuros, camarão, ostras, mel, melado e caldo de cana. Sua biodisponibilidade é de 20 a 30%. Fatores como a glicose, proteína, amido, quitosana, lactose e vinho aumentam a absorção, e cobre, ferro, fósforo, cádmio, chumbo, fibras, fitato, redução de piridoxina e proteína, álcool, sal, açúcar e diuréticos diminuem a absorção. O conteúdo corporal de zinco é de 2 a 3g. Está localizado no fígado, pâncreas, rins, ossos, músculos, olhos, próstata, espermatozoides, pele, cabelo e unha. O zinco é necessário para a atividade de mais trezentas enzimas, entre elas as metaloenzimas, pteroilpoliglutamato hidrolase (enzima que converte o folato para sua forma biodisponível de monoglutamato) e retinal redutase (conversão do β-caroteno a vitamina A). Alguns fatores como gravidez, estresse, vegetarianismo, uso de DIU, cromo, cálcio e ferro podem causar sua deficiência. Está correlacionado com algumas doenças, dentre elas diabetes, cirrose, doenças pancreáticas, renais e oculares, câncer e aterosclerose. Atuação do zinco: • respiração celular • reprodução do DNA A deficiência pode causar anorexia, fadiga, queda de cabelo, alterações no paladar, intolerância à glicose, hipogonadismo, disfunções imunológicas, 52 Bases Nutricionais retardo do crescimento e atraso na maturação sexual. O excesso pode diminuir a resposta imunológica. de causa perdas de unhas e cabelos, unhas quebradiças e com pontos brancos, manchas nos dentes, lesões ulcerosas na pele e odor de alho. O estado nutricional é avaliado pela concentração de zinco no plasma (70 a 130mcg/mL), cabelos (99,2 a 186ppm), eritrócitos e também pela atividade de enzimas. A principal fonte de selênio é a castanha-doPará. É encontrado também no alho, cebola, cereais integrais, milho, cogumelo, carnes, aves, peixes, mariscos, levedo, brócolis e chá-verde. O consumo de álcool e cafeína diminui sua absorção. As principais fontes são ostras, mexilhão, germe de trigo, carne de boi, amêndoas, peru, sardinha, frango, nozes, nuts e ovos. A suplementação é feita com selênio quelado ou selenato de sódio. A suplementação previne a aterosclerose. A suplementação é feita com zinco quelado ou óxido de zinco. Cobre (Cu) Selênio (Se) O conteúdo corporal de cobre no organismo é de 80 a 120mg. Está localizado no fígado, cérebro, coração, rins e plasma (ceruloplasmina). O conteúdo corporal de selênio no organismo é de menos de 1mg. Está localizado principalmente no rim, fígado, pâncreas, coração e testículo. Atuação do cobre: Atuação do selênio: • importante cofator enzimático (por exemplo, monoamina oxidase ceruloplasmina) • antioxidante • potencializa o efeito da vitamina E • diminui a agregação plaquetária • anticarcinogênico • anti-inflamatório • produção de energia • imunoestimulante • síntese de neurotransmissores • detoxificante • oxidação da vitamina C • metabolismo das hemácias • metabolismo do ferro • fertilidade masculina • formação de melanina • antioxidante (em excesso é pró-oxidante) • participa da síntese de colágeno e elastina, síntese de fosfolipídios para formação da bainha de mielina A deficiência causa miopatia endêmica, degeneração muscular, edema pulmonar, osteoartropatia, alargamento e deformidades das articulações. Está correlacionada à doença de Keshan, Kashin-Beck, câncer, AIDS e doenças cardiovasculares. A toxicida- A deficiência causa a doença de Menkes, pigmentação anormal do cabelo, anemia, dislipidemias, desmineralização óssea, leucopenia e deficiência proteica. 53 Bases Nutricionais Vários órgãos são afetados pela deficiência de cobre. A toxicidade causa a doença de Wilson. As principais fontes de cobre são: fígado, levedura de cerveja, ostras, mariscos, avelã, semente de abóbora, sardinha, oleaginosas, chocolate, cereais, frutas secas e aves. Os aminoácidos aumentam a absorção de cobre e fitatos, zinco, molibdênio, manganês, mercúrio, chumbo e cádmio diminuem. Iodo (I) O iodo é constituinte dos hormônios tireoidianos tri-iodotironina (T3) e tiroxina (T4). A deficiência de iodo causa o bócio (aumento do volume da glândula tireoide) e diminuição do metabolismo. A ingestão superior a 2.000mcg/dia causa danos teciduais. • potencializa a ação da insulina • aumenta a tolerância à glicose • manutenção das concentrações de glicose • formação do complexo GTF • estimula transporte de aminoácidos • síntese proteica • diminuição do colesterol e triglicerídios séricos • aumento do HDL e redução do LDL A absorção do cromo ocorre por mecanismos específicos. A presença de aminoácidos, albumina e transferrina séricas aumentam sua absorção, assim como a baixa ingestão do mineral. Sua absorção pode estar diminuída pela ingestão de alimentos refinados e consumo em excessivo de gordura e açúcar. As fontes alimentares incluem o sal de cozinha iodado, frutos do mar e água. Flúor (F) Indivíduos com diabetes, hipercolesterolemias e aterosclerose podem apresentar deficiência de cromo. A deficiência causa resistência à insulina, intolerância à glicose, comprometimento no metabolismo de carboidratos e aumento da utilização de lipídios. A toxicidade causa problemas gastrintestinais e aumento da carcinogênese. O flúor previne a desmineralização de tecidos (ossos e dentes). A difusão passiva responde por 75% a 90% da absorção. As formas solúveis são totalmente absorvidas e o hidróxido de alumínio inibe a absorção. É excretado pelos rins e depositado em tecidos calcificados. As melhores fontes são o óleo de milho, mariscos, cereais integrais, levedo de cerveja, carnes, fígado, ostras, batata, ovos, maça, brócolis e castanhas. A toxicidade pode levar à osteoporose, degradação muscular e defeitos neurológicos. As principais fontes são água potável, chá, café, arroz, soja, espinafre, gelatina, cebola, alface. A suplementação é feita com cloreto de cromo, picolinato de cromo ou cromo quelado. Cromo (Cr) Manganês (Mn) O conteúdo corporal de cromo é de aproximadamente 6mg. É encontrado no fígado, músculo, rins, ossos e cérebro. Tem importante ação no metabolismo da glicose, lipídios e proteínas a partir das seguintes ações: O conteúdo corporal de manganês é de 15 a 20mg, localizados nos ossos, fígado, pâncreas, hipófise, suprarrenais e rins. Está correlacionado com diabetes, aterosclerose, osteoporose, esclerose múltipla, doenças neurológicas e câncer. 54 Bases Nutricionais Atuação do manganês: • participa do metabolismo das xantinas • participa da ativação de enzimas • receptores esteroides • antioxidante • oxidação de purinas e pirimidinas • desenvolvimento dos ossos • produção de ácido úrico • formação do colágeno • oxidação da glicose • formação de protrombina • síntese de catecolaminas • síntese de colesterol e ácidos graxos • metabolismo do colesterol • síntese de neurotransmissores • síntese proteica • metabolismo glicídico O molibdênio é absorvido por transporte ativo e passivo, transportado para o fígado e rins e eliminado pelo rim como molibdato. O cobre é seu antagonista. A deficiência causa hipermetioninemia, hipouricemia, hiperoxipurinemia, baixa secreção de sulfato na urina, distúrbios mentais, coma, alergias, câncer de esôfago, impotência, taquicardia, perda de peso e anorexia. O excesso parece não ser tóxico, mas pode levar à deficiência do cobre. Apenas 5% é absorvido por difusão ou transporte ativo no intestino delgado. Compete com o ferro, o cobalto e o zinco. O cálcio e o magnésio aumentam sua absorção. O transporte é ligado à transferrina ou transmanganina no plasma, e a excreção pelas fezes. As principais fontes são leguminosas, grãos de cereais, vegetais de folha verde escura, vísceras, couve-flor, espinafre, lentilha, ervilha, alho, leite e feijão. A deficiência causa perda de peso, náuseas, vômitos, convulsões, crescimento anormal, anormalidades do esqueleto, distúrbios na reprodução, defeitos no metabolismo de carboidratos e lipídios, osteoporose, diabetes, epilepsia e aterosclerose. A toxicidade pode levar à irritabilidade, alucinações e Parkinson. Vanádio (V) O vanádio está envolvido com: As principais fontes são as folhas de beterraba, amoras, cereais integrais, farelo de trigo, nozes, leguminosas, frutas, chás, abacaxi, castanhas, cevada, centeio, espinafre e aveia. • metabolismo lipídico e de carboidratos • aumento na absorção de glicose, aminoácidos e ácidos graxos livres Pode ser suplementado na forma de sulfato de manganês. • crescimento Molibdênio (Mo) • aparelho cardiovascular É encontrado na azeitona, pão, grãos, nozes, óleos, ervilha, beterraba, cenoura, rabanete, fígado, peixe e carnes. Deficiência comum no diabetes e depressão. Podemos citar as seguintes ações do molibdênio: • cofator de enzimas hidroxilases 55 Bases Nutricionais Boro (Bo) (principalmente pelo suor) ou ingestão inadequada. Os sintomas são desconforto gastrintestinal, náuseas, vômitos, cefaleia, inquietação, dificuldade de concentração, edema, letargia, câimbras, fraqueza muscular, anorexia, confusão, coma e morte. A hipernatremia é consequência da ingestão elevada de sódio ou baixa ingestão de líquidos, levando ao aumento da pressão sanguínea, remoção de cálcio do osso e estresse. O boro participa do equilíbrio do cálcio, preserva a massa óssea, normaliza a pressão arterial e aumenta a concentração sérica de testosterona. A deficiência causa osteoporose e perda óssea. As principais fontes são maçã, pêra, uva, figo, pêssego e leguminosas. A deficiência altera o metabolismo energético e a toxicidade causa náusea, vômito, diarreia, dermatite e letargia. Cloro (Cl) Lítio (Li) O lítio estabiliza a transmissão serotoninérgica e normaliza a pressão arterial. É deficiente na depressão, psicose maníaco-depressiva e hipertensão. A principal fonte são as algas. O cloro é o principal ânion no líquido extracelular. Funciona como tampão, ativador de enzimas e componente do ácido clorídrico. As principais fontes são o sal de cozinha, frutos do mar, leite, carnes e ovos. Sódio (Na) Potássio (K) O sódio representa 2% do conteúdo mineral total do organismo (90 a 100g). É o principal cátion no líquido extracelular e participa dos seguintes processos: O potássio representa 5% do conteúdo total mineral ósseo. É o principal cátion do líquido intracelular (96%), e o restante é encontrado no soro. • manutenção do equilíbrio hídrico, osmótico e ácido-básico Regula o balanço hídrico, contração muscular, batimentos cardíacos, transmissão nervosa, produção de energia, síntese de glicogênio, síntese de proteínas, pressão arterial e a entrada e saída de líquidos e nutrientes nas células. • transmissão nervosa • contração muscular • absorção de glicose e outros nutrientes • transporte de aminoácidos As fontes alimentares incluem frutas, leite, carnes, cereais, vegetais, leguminosas, algas, ervilha, pistache, nozes, batata, banana, laranja, água de coco, frutos do mar, brócolis, repolho, espinafre. Encontra-se no sal de cozinha comum, frutos do mar, alimentos de origem animal, leite, ovos, algas, azeitona, queijos, enlatados, conservas, refrigerantes e aditivos alimentares. É abundante na maioria dos alimentos, exceto frutas. A redução do potássio leva à hipertensão, desnutrição, redução da síntese proteica, desidratação, fraqueza muscular, fadiga e depressão. A hipocalemia geralmente está associada a vômitos e diarreias. O aumento está associado ao aumento da ingestão ou excreção renal reduzida e leva ao estresse, paralisia muscular, aumento do catabolismo proteico e arritmias. A deficiência causa hiponatremia (<135mmol/L), que pode ser consequência do aumento da água corporal total, redução da diurese, perda de sódio 56 Bases Nutricionais (alimento X suplemento, complexo X manipulado), tempo de utilização e quantidade (RDA X UL). Suplementação com vitaminas e minerais Os alimentos têm a vantagem de serem naturais, de fácil acesso e menor custo. Porém, a aceitação da população e a quantidade de nutriente nem sempre é boa. A avaliação das necessidades de suplementação com vitaminas e minerais deve ser bastante criteriosa, pois o excesso pode ser prejudicial à saúde. É preciso avaliar a necessidade de suplementar ou complementar, a maneira de suplementar (suplementos, alimentos, medicamentos ou fórmulas manipuladas), os cuidados com esta suplementação e saber quais produtos podemos prescrever. Os complexos multivitamínicos e multiminerais são de fácil acesso, porém não são individualizados, o custo é maior e apresentam risco de superdosagens e contaminações. Tem na composição um conjunto de vitaminas e minerais nem sempre necessários, uma forma química nem sempre biodisponível, quantidades que podem estar acima ou abaixo das necessidades, fatores que diminuem biodisponibilidade, proporção, sinergismo e antagonismo de nutrientes nem sempre respeitados. Geralmente a suplementação não é necessária em indivíduos saudáveis que tenham uma alimentação balanceada. Porém, em função de uma alimentação desbalanceada ou necessidades aumentadas impostas, por exemplo, pelo exercício físico intenso ou patologias associadas, a complementação ou suplementação podem ser necessárias. Os manipulados têm a vantagem da individualidade, forma química e quantidade. Porém, o custo geralmente é muito alto e há necessidade de serem prescritos. Os suplementos são produtos utilizados com o intuito de suplementar ou complementar a dieta em casos onde a ingestão a partir da alimentação seja insuficiente ou quando a dieta requerer suplementação. Estes produtos devem conter no mínimo 25% e no máximo 100% da ingestão diária recomendada na porção (Resolução CFN nº 380/2005). Desta forma, fica claro que a suplementação deverá ser criteriosa, tendo os cuidados necessários na avaliação da necessidade, tipo, quantidade e tempo de utilização do suplemento. Outro ponto é saber se podemos ou não fazer a prescrição da suplementação. A Lei 8.234, de 17 de setembro de 1991, que regulamenta a profissão de nutricionista, e a Resolução do CFN nº 417/2008, que dispõe sobre os procedimentos nutricionais para atuação dos nutricionistas, atribui a este profissional a prescrição de suplementos nutricionais necessários à complementação da dieta para atender as demandas específicas ou prevenir carências nutricionais. Para isto, deverá seguir as orientações da Resolução CFN nº 334/2004, que dispõe sobre o código de ética do nutricionista. O artigo 6º, inciso VI, o artigo 7º, inciso IV e X, e a Resolução do CFN no 390/2006, artigo 1º e 2º, definem e regulamentam a prescrição dietoterápica de suplementos nutricionais pelo nutricionista. Inicialmente será necessário avaliar as necessidades do indivíduo através de anamnese detalhada, que deve conter informações de idade, sexo, estado fisiológico, patologias associadas, estresse, uso de medicamentos, fumo e álcool, alimentação, poluição, atividade física diária e treinamento (tipo, intensidade, frequência, duração, competições, fase de treinamento, tempo, horário e alimentação antes, durante e depois). Além da avaliação dietética, as avaliações bioquímica e clínica também deverão ser realizadas na medida do possível, porém analisadas com critérios. Outros pontos importantes são a escolha do produto 57 Bases Nutricionais Segundo a resolução CFN 334, artigo 6º, de suplementos nutricionais poderá ser realizada nos seguintes casos: No contexto das responsabilidades profissionais do nutricionista constituem seus deveres: I - estados fisiológicos específicos; II - estados patológicos; e VI - analisar, com rigor técnico e científico, qualquer tipo de prática ou pesquisa, abstendose de adotá-la se não estiver convencido de sua correção e eficácia; III - alterações metabólicas. As vitaminas e minerais podem ser registradas como medicamentos ou alimentos nas categorias de alimentos para atletas ou suplementos alimentares e suplementos vitamínicos e/ou minerais, conforme a Portaria nº 222, de 24 de março de 1998, a Portaria nº 32, de 13 de janeiro de 1998, e a Resolução no 269, de 22 de setembro de 2005. De acordo com o artigo 7° da mesma Resolução, No contexto das responsabilidades profissionais do nutricionista são-lhe vedadas as seguintes condutas: IV - praticar atos danosos aos indivíduos e à coletividade sob sua responsabilidade profissional, que possam ser caracterizados como imperícia, imprudência ou negligência; O nutricionista pode prescrever produtos denominados polivitamínicos e/ou poliminerais registrados como medicamentos desde que contenham somente os nutrientes permitidos e regulamentados no inciso II do artigo 1º da Resolução CFN nº 390/2006, que sejam administrados via oral e classificados como de “venda sem exigência de prescrição médica”, conforme a Portaria SVS/MS nº 40/1998. X - divulgar, fornecer, anunciar ou indicar produtos, marcas de produtos e/ou subprodutos, alimentares ou não, de empresas ou instituições, atribuindo aos mesmos benefícios para a saúde, sem os devidos fundamentos científicos e de eficácia não comprovada, ainda que atendam à legislação de alimentos e sanitária vigentes; Este portaria estabeleceu as normas para os níveis de dosagens diárias de consumo de vitaminas e minerais em medicamentos; diferenciando os “medicamentos à base de vitaminas e minerais ou suas associações” dos “suplementos vitamínicos e ou minerais”, de acordo com os artigos 1º, 2º e 3º desta portaria: Os artigo 1º da Resolução CFN 390/2006 considera suplemento nutricional os “[...] formulados de vitaminas, minerais, proteínas e aminoácidos, lipídios e ácidos graxos, carboidratos e fibras, isolados ou associados entre si” Art. 1º - Foi definido como “Medicamento à base de vitamina isolada, vitaminas associadas entre si, minerais isolados, minerais associados entre si e de associações de vitaminas com minerais”, aqueles cujos esquemas posológicos diários situam-se acima dos 100% da Ingestão Diária Recomendada – IDR [...]. Por sua vez, o artigo 2º prescreve: Respeitando os níveis máximos de segurança, regulamentados pela ANVISA e na falta destes, os definidos como “Tolerable Upper Intake Levels (UL)”, ou seja, Limite de Ingestão Máxima Tolerável, sendo este o maior nível de ingestão diária de um nutriente que não causará efeitos adversos à saúde da maioria das pessoas. E desde que, com base no diagnóstico nutricional, haja recomendação neste sentido, a prescrição Art. 2º - Foi definido como medicamento como de “Venda Sem Exigência de Prescrição Médica” quando os níveis diários indicados para 58 Bases Nutricionais quaisquer dos componentes ativos, situam-se até os limites considerados seguros [...] SISTEMAS ANTIOXIDANTES Antioxidantes Art. 3º - Foi definido como medicamento como de “Venda Com Exigência de Prescrição Médica”, quando os níveis diários indicados dos componentes ativos situam-se acima dos limites considerados seguros por este regulamento, ou sempre que estiverem contidos em formulações para uso injetável. Os antioxidantes são substâncias que neutralizam os radicais livres, impedindo o estresse oxidativo com destruição tissular. Sua ação ocorre pela doação de um elétron aos radicais livres, neutralizando-os, tornando-se porém um pró-oxidante. Podem ser classificados de acordo com o seu mecanismo de ação e pela produção no organismo. Tabela 2 – Níveis Máximos de Segurança de Vitaminas e ou Minerais Minerais Segundo o mecanismo de ação, os antioxidantes são classificados em primários, secundários e terciários. Os primários são aqueles que bloqueiam a formação dos radicais livres, os secundários impedem a propagação da cadeia da lipoperoxidação e os terciários reparam as lesões oxidativas com regeneração da estrutura lesada. Vitaminas Cálcio (mg) 1.500 Vitamina A (UI) 10.000 Fósforo (mg) 1.500 Betacaroteno (mg) 25 Magnésio (mg) 700 Vitamina D (UI) 800 Ferro (mg) 65 Vitamina E (UI) 1.200 Zinco (mg) 30 Vitamina K (mg) 25 Iodo (mcg) 600 Vitamina C (mg) 1.000 Selênio (mcg) 150 Tiamina – B1 (mg) 200 Manganês (mg) 10 Riboflavina – B2 (mg) 200 Cromo (mcg) 1.000 Niacina – B3 (mg) 500 Cobre (mg) 9 Piridoxina – B6 (mg) 200 Molibdênio (mcg) 350 Ácido fólico (mcg) 1.000 Flúor (mg) B12 (mcg) 1.000 4,0 Uma outra forma de classificá-los é pela sua produção ou não no organismo. Desta forma, são divididos em endógenos e exógenos. Os antioxidantes endógenos são aqueles produzidos pelo organismo: é o sistema de defesa antioxidante natural do organismo. Podem ser intracelulares ou extracelulares e enzimáticos ou não enzimáticos. Ácido pantotênico 1.000 (mg) Biotina (mg) 2,5 Fonte: Portaria SVS/MS nº 40, de 13 de janeiro de 1998. Um último cuidado importante é verificar se o suplemento tem registro na Anvisa, órgão do Ministério da Saúde que controla e regulamenta estes produtos. As principais enzimas antioxidantes produzidas são a superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR). 59 Bases Nutricionais Outros antioxidantes endógenos não enzimáticos além da glutationa são o ácido úrico, a bilirrubina, ubiquinona, ceruloplasmina, melatonina e albumina. menor a meia-vida, maior a reatividade e mais oxidantes serão, roubando elétrons. O principal local de produção dos radicais livres é a mitocôndria, embora possa ser produzido em outros sítios biológicos como a membrana plasmática, citoplasma, retículo endoplasmático e peroxissomos. Os principais, mais potentes e mais utilizados antioxidantes exógenos encontrados nos alimentos (dietéticos) e suplementos são a vitamina E, vitamina C, selênio, carotenoides (β caroteno, licopeno, luteína, zeoxantina) e os flavonoides (rutina, quercitina, hesperidina, picnogenol). Outros antioxidantes também importantes são o zinco, cobre, manganês, magnésio, vitaminas do complexo B, ácido lipoico e aminoácidos sulfurados (cisteína). Geralmente 95-98% das moléculas de oxigênio consumidas são reduzidas por quatro elétrons com formação de H2O na cadeia respiratória na membrana mitocondrial interna. Porém, os outros 2-5%, ao invés de serem metabolizados com formação de H2O, são reduzidos de forma univalente, podendo gerar radicais livres em uma reação em cadeia que veremos adiante. Radicais livres e espécies reativas do oxigênio Os radicais livres (RL) são substâncias que apresentam uma estrutura química com um ou mais elétrons desemparelhados (“não pareados”) na orbital externa, conferindo-lhes instabilidade molecular, tornando-os altamente reativos e lesivos e fazendo com que essa estrutura procure outra, recebendo ou doando um elétron. Isso faz com que se estabilizem, criando, porém, um novo radical livre em uma verdadeira reação em cadeia. Podem ser derivados do oxigênio ou nitrogênio. Estes elétrons são transportados pelo NADH + H+ e FADH2, produzidos na oxidação da glicose, ácidos graxos, aminoácidos e no ciclo de Krebs. A formação dos radicais livres e espécies reativas do oxigênio ocorre pela doação de um elétron ao oxigênio molecular (O2), que será reduzido ao ânion superóxido (O2•-). O superóxido pode receber o segundo elétron, formando o peróxido de hidrogênio (H2O2). A adição do terceiro elétron irá formar o radical hidroxila (HO•), que tem a menor meia-vida, por isso é o mais reativo. As espécies reativas do oxigênio (EROs) são quaisquer substâncias químicas derivadas do oxigênio com maior poder oxidante, podendo ou não ser um radical livre. Alguns dos principais radicais livres e espécies reativas do oxigênio e nitrogênio são: superóxido (O2•-), peróxido de hidrogênio (H2O2), radical hidroxila (HO•), oxigênio singlet (1O2), radical peroxila (ROO•), hidroperóxido (ROOH), radical alcoxila (RO•), óxido nítrico (NO•) e peroxinitrito (ONOOH). Esta pequena formação de radicais livres é fisiológica e o organismo está equipado por um sistema de defesa antioxidante responsável pela neutralização dessas substâncias oxidantes, havendo um equilíbrio entre a produção de radicais livres e os antioxidantes. Como dito anteriormente, os radicais livres e espécies reativas são altamente instáveis pelo seu tempo de meia-vida ser extremamente curto. Quanto 60 Bases Nutricionais Nestas condições, os radicais livres apresentam funções fisiológicas como a sinalização intra e intercelular e a explosão respiratória no processo de fagocitose, funcionando como agentes bactericidas e fungicidas. Em algumas situações, porém, existe um desequilíbrio entre a produção de radicais livres e antioxidantes com aumento dos radicais livres em relação aos antioxidantes. Este quadro é chamado de estresse oxidativo. Estresse oxidativo O estresse oxidativo é caracterizado por um desbalanço entre a produção de radicais livres e antioxidantes, com predominância dos radicais livres. Pode ser, portanto, consequência do aumento da produção de radicais livres e/ou diminuição dos antioxidantes. Os agentes pró-oxidantes responsáveis pela formação dos radicais livres e estresse oxidativo compreendem fatores endógenos, ambientais e situações do estilo de vida. Por sua capacidade indiscriminada de provocar lesões, os radicais livres aparecem ligados a patologias como o câncer, AIDS, doenças autoimunes (artrite reumatoide e lupus eritematoso), diabetes, catarata, glaucoma, enfisema, doenças da pele, doenças neurológicas (Parkinson, Alzheimer, esclerose) e doenças cardiovasculares (aterosclerose, infarto, derrame). Dentre os fatores ambientais podemos destacar a luz ultravioleta, poluição, radiações, aditivos e agrotóxicos. As situações do estilo de vida incluem a alimentação (rica em gordura e ferro e pobre em antioxidantes), consumo de álcool, fumo, drogas, medicamentos e o excesso de exercício físico. A determinação dos radicais livres é extremamente complexa, pois o curto tempo de meia-vida e a alta reatividade torna difícil sua detecção. Existem vários métodos para detecção dos radicais livres, porém são pouco precisos, sensíveis e específicos na avaliação destas substâncias. Os radicais livres são altamente nocivos, causando danos em várias estruturas da célula. Os principais alvos dos radicais livres em excesso são os lipídios, carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos. Para isto, nestas situações de estresse oxidativo, podem ser utilizados antioxidantes para neutralizar o excesso de radicais livres formados. Desta forma, o estresse oxidativo diminui a resposta proliferativa e imunológica, causa lesões celulares e altera as vias de sinalização, promovendo doenças, envelhecimento e morte celular. 61 Bases Nutricionais Vitamina E A vitamina E é um antioxidante lipossolúvel encontrado nas membranas celulares, principalmente a mitocondrial, protegendo-as da lipoperoxidação. Seu papel é proteger os ácidos graxos poli-insaturados da oxidação, prevenindo a iniciação da peroxidação destes lipídios das membranas. A forma ativa com maior poder antioxidante é o d-α-tocoferol, que se oxida depois de reduzir os radicais livres, formando o tocoferil. Além de prevenir a peroxidação lipídica, diminuindo a formação dos peróxidos e hidroperóxidos, a vitamina E atua na neutralização dos radicais peroxil, superóxido e oxigênio singlete, previne a oxidação da glutationa, LDL e do selênio, protege as células vermelhas do sangue da hemólise oxidativa e auxilia o transporte de elétrons na cadeia respiratória, o que permite o fluxo normal dos elétrons ao longo da cadeia. A suplementação pode ser realizada na forma gordurosa ou de sal (acetato de tocoferol) com quantidades de 400-800 UI (UL=1000mg; 1UI = 1,49mg d-α-tocoferol) e deve ser associada com a vitamina C para aumentar sua ação na varredura contra os radicais livres. Pode ser utilizada como antioxidante nas doenças cardiovasculares (aterosclerose, hipertensão), câncer, diabetes e catarata. Vitamina C A vitamina C apresenta-se de duas formas químicas: o ácido ascórbico (reduzida) e o ácido dehidroascórbico (oxidada). É um antioxidante hidrossolúvel encontrado no plasma, fluido extracelular e citoplasma das células. É importante na neutralização dos radicais peroxila, superóxido, peróxido de hidrogênio, hidroxila e oxigênio singlete. É o principal agente redutor, doador de elétrons, que protege a vitamina E e a glutationa da oxidação. Um outro importante papel da vitamina C é a regeneração da vitamina E oxidada por radicais livres. 62 Bases Nutricionais Figura 25 - Relação da vitamina E e C no processo de oxirredução. Em altas concentrações, possui efeito pró-oxidante, reduzindo o oxigênio molecular a superóxido e o ferro oxidado (+3) a ferro reduzido (+2) que será utilizado na reação de Fenton para produção do radical hidroxila. A suplementação pode ser realizada também na forma de ascorbato de cálcio para os mais sensíveis ao ácido ascórbico. As dosagens como antioxidante são de 500-1000mg (até 2g). É importante o fracionamento em pelo menos 2-4 doses, uma vez que o tempo de meia-vida é de 2-4 horas. Deve ser associada com a vitamina E para evitar seu efeito pró-oxidante. Sua administração é importante em situações de poluição, tabagismo, estresse e contaminação por metais pesados. Pode ser utilizada como antioxidante nas infecções, gripes, câncer, diabetes, glaucoma, hipertensão, hipercolesterolemia, imunodeficiências, septicemia e aterosclerose. Flavonoides Os flavonoides também são chamados de vitamina P. Podem ser divididos em seis classes: flavonas, isoflavonas, antocianinas, flavonóis, flavanas e flavanonas. Alguns tipos deles são: rutina, quercetina, hesperidina, campferol, mircetina, crisina, resveratrol, cianidina e catequinas. Algumas de suas ações como antioxidantes são: • manter a integridade e permeabilidade capilar • aumentar a absorção e potencializar a ação da vitamina C • anticarcinogênico 63 Bases Nutricionais • antiinflamatório • diminuir risco de doenças cardiovasculares • proteger a oxidação do colesterol LDL • inibir a peroxidação lipídica e a agregação plaquetária • vasodilatadores Podem ser encontrados flavonoides nas frutas cítricas, hortaliças, chás, vinho, pimentão, brócolis, tomate, ginko biloba, maçã, cebola, couve, chá-verde, cereja, uva-vermelha, berinjela e rabanete. Betacaroteno O betacaroteno é um tipo de carotenoide precursor de vitamina A e também tem ação antioxidante, assim como outros carotenoides como o licopeno, luteína e zeoxantina. Sua principal ação antioxidante é ser o mais importante neutralizador do oxigênio singlete. A associação com a vitamina E também é interessante, pois desta forma tem sua ação potencializada. É encontrado nos alimentos alaranjados como mamão, abóbora e cenoura. A suplementação não apresenta toxicidade e pode ser feita com 10.000 a 25.000 UI (6mg betacaroteno = 10.000UI). Selênio Os minerais também têm ação antioxidante como cofatores de enzimas antioxidantes. O selênio é cofator da enzima glutationa peroxidase envolvida na reação de neutralização do peróxido de hidrogênio pela adição de glutationa. Sua principal ação como antioxidante é proteger células endoteliais do ataque dos peróxidos. É portanto preventivo da aterogênese pela destruição dos radicais livres que atacam as LDLs. O selênio é encontrado principalmente na castanha-do-pará. A suplementação deverá ser quelada com doses de 100-200mcg (UL = 400mcg) e deve ser acompanhada de vitamina E para potencializar sua ação. 64 Bases Nutricionais REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the cell. 4th ed. New York: Garland Science, 2002. COZZOLINO, S. M. F. Biodisponibilidade de nutrientes. São Paulo: Manole, 2009. CURI, R. Entendendo a gordura: os ácidos graxos. Barueri: Manole, 2002. HALLIWELL, B.; GUTTERIDGE, J. M. C. Free radicals in biology and medicine. New York: Oxford University, 2000. HENDLER, S. S. Enciclopédia de vitaminas e minerais. Rio de Janeiro: Campos, 1994. KRAUSE, M. V.; MAHAN, L. K. Alimentos, nutrição e dietoterapia. São Paulo: Roca, 2010. LEHNINGER, A. L. Princípios de bioquímica. São Paulo: Sarvier, 2010. LIMA, W. P. Lipídios e exercício. São Paulo: Phorte, 2010. McARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do exercício: energia, nutrição e desempenho humano. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2011. MURRAY, R. K. et al. Harper: bioquímica. São Paulo: Atheneu, 2006. NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger: princípios de bioquímica. São Paulo: Sarvier, 2002. PÓVOA, H. Radicais livres em patologia humana. Rio de Janeiro: Imago, 1995. SHILS, M. E. et al. Tratado de nutrição moderna na saúde e na doença. São Paulo: Manole, 2003. STRYER, L. Bioquímica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. 65