Aun cuando la fibra no es utilizada directamente por nuestro organismo, este nutriente es esencial si se desea mantener una alimentación adecuada.

¿Cómo algo que no podemos metabolizar puede ser tan benéfico?

_______________Definición

 Aunque la fibra se trate aparte de los carbohidratos, químicamente hablando se encuentran en el mismo grupo. La fibra se define como un polisacárido no metabolizable por organismos con un solo estómago, como nosotros.
Los principales componentes de la fibra alimentaria son los polisacáridos no amiláceos, dicho de otra forma, aquellos polisacáridos que no contienen almidón. La fibra alimentaria incluye compuestos como la celulosa, las hemicelulosas, las pectinas y las gomas. Se caracterizan por sus residuos de azúcares y por los enlaces que se establecen entre ellos.

La celulosa se halla en todas las paredes celulares de los vegetales. Las hemicelulosas son un grupo diverso de polisacáridos con distintos grados de ramificación.
La pectina es el principal componente de la lámina media de la pared celular del tejido vegetal y en presencia de agua forma geles. Por esa razón es ampliamente utilizado en la industria alimentaria como espesante y gelificante en dulces, mermeladas, bebidas a base de frutas, rellenos de confitería y yogures.
Las gomas comprenden un amplio grupo: ácido urónico, xilosa, arabinosa/manosa, goma guar, arábiga, karaya y tragacanto. La arabinosa y xilosa se las subclasifica como mucílagos y se encuentran en algunas semillas.
La goma guar, al igual que la pectina, tiene un alto uso industrial como espesante en jugos, helados, salsas y panificados. La goma arábiga también es ampliamente utilizada para fijar aromas, brindar mejor textura a una bebida, estabilizar espumas y emulsiones, modificar la consistencia de alimentos para producir productos como gominolas y malvaviscos y clarificar vinos.

_______________Clasificación

Aunque el término es algo incorrecto, la clasificación utilizada para las fibras es según su solubilidad.
De acuerdo con esto hay dos grandes grupos:

Solubles: Incluye pectinas, hemicelulosa y gomas.
Insolubles: Incluye celulosa y lignina. Se encuentran principalmente en las capas externas
de cereales como trigo, arroz, maíz, centeno y cebada.
Cuando se habla de "solubilidad" en la fibra, nos referimos a que un grupo se dispersa con mayor facilidad en agua (fibra solubre) que el otro (fibra insoluble).

En principio se pensó que esta clasificación proporcionaría una forma simple de entender las funciones fisiológicas de cada grupo, pero hoy en día se ha descubierto que no es así.
Por ejemplo, anteriormente se consideraba que era solo la fibra insoluble la que ayudaba a aumentar el volumen fecal, pero estudios posteriores hicieron ver que las fibras solubles pueden cumplir eficazmente la misma función.
Es por esta razón que hoy día clasificar las fibras en soluble e insoluble ya no tiene mucho valor porque, al igual que el ejemplo anterior, muchas otras funciones se ha visto que no cambian por ser fibra soluble o insoluble. Sin embargo, se puede hablar de funciones fisiológicas que se producen con más tendencia en un grupo que en otro. A continuación pasamos a describir esas funciones.

_______________Metabolismo

Fibra Soluble
Al ingerirlas retienen 15 a 20 veces su peso en agua y forman un sol (tipo de dispersión) que produce la sensación de saciedad y heces blandas; estimulan la secreción gástrica; aceleran el movimiento del intestino delgado y acortan el tiempo de tránsito intestinal, con lo que se reduce la posibilidad de la absorción de colesterol, glucosa y grasas.
Es un prebiótico, las bacterias nativas del colon la utilizan como energía, fermentan la fibra y generan bióxido de carbono, hidrógeno, metano y ácidos grasos volátiles.

Fibra Insoluble
También se hidratan pero en menor grado. Al hidratarse forman un bolo que incrementan el volumen fecal; dan la sensación de saciedad; disminuyen el tránsito intestinal y favorecen la evacuación, pero no son utilizadas por la microflora colónica y se eliminan en las heces.

Ambas limpian el sistema digestivo, reducen la absorción tanto de monosacáridos (azúcares simples) como de grasas, ayudando a la prevención de enfermedades como diabetes, dislipemia y síndrome metabólico  y sirven contra el estreñimiento.
Además, el consumo de alimentos ricos en fibra aumenta la masticación provocando mayor sensación de saciedad y generando más saliva que colabora en la limpieza de los dientes y la reducción de caries.

¿Y cómo influye en nuestro organismo el consumo de fibras ?

Descenso de la colesterolemia.
Numerosos estudios han demostrado que determinados tipos de fibra alimentaria descienden las concentraciones de colesterol en sangre, mejorando el perfil lipídico.

Modificación de la respuesta glucémica. 
Una buena ingesta de fibra disminuye las respuestas postprandiales de glucemia y de insulinemia, ayudando a prevenir y tratar la diabetes.

Mejora de la función del intestino grueso. 
La fibra alimentaria puede modificar la función del intestino grueso al acortar el tiempo de tránsito, aumentar el volumen de la materia fecal y la frecuencia de evacuación, diluir el contenido del intestino grueso y proporcionar sustratos fermentables para la microflora colónica. Las fuentes de fibras resistentes a la fermentación, como el salvado de trigo, son las que más aumentan el volumen fecal.

Prebiótico
La fermentación de la fibra alimentaria por la microflora colónica produce ácidos grasos de cadena corta (AGCC), principalmente acetato, propionato y butirato. Los AGCC pueden ser utilizados por las células epiteliales colónicas como una fuente de energía. Estas células emplean la mayor parte del butirato producido en el intestino grueso pero solo parte del propionato y el acetato. El propionato es extraído por el hígado, de manera que solo el acetato aparece en cantidades importantes en los tejidos periféricos. Los AGCC también protegen contra la aparición de cáncer colónico.

Brindar alimentos a nuestra flora intestinal probablemente sea una de las funciones más importantes de la fibra. ¿Por qué? La flora intestinal ayuda a la absorción de minerales y AGCC, refuerzan el sistema inmune y mantienen a raya la proliferación de microorganismos patógenos en el sistema digestivo. Yendo más lejos, recientemente se ha descubierto que la flora intestinal repercute a nivel hormonal.


Resumiendo

El aporte de fibra disminuye la absorción de calorías totales del alimento reduciendo la absorción intestinal de ácidos grasos y colesterol exógeno, enlentece el vaciamiento gástrico y la velocidad de absorción de monosacáridos, estimula la emulsificación de la grasa dietética y, por ende, reduce su absorción. El consumo regular de fibra soluble disminuye el LDL-c plasmático y puede alterar favorablemente factores de riesgo como hiperinsulinemia y/o índices trombóticos. La fibra incrementa el volumen de las heces y envuelven a posibles células carcinógenas, que son así eliminadas del intestino. Se ha demostrado que ingestas altas de fibra reduce el riesgo de ataques cerebrovasculares (ACV) hasta en un 33%.

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Las grasas han sido tema de debacle en estas últimas décadas. Han sobrevivido al repudio y hoy muchas personas se reconcilian con ellas pero manteniendo la desconfianza. Como muchos otros sucesos en la historia humana, han sido perseguidas y discriminadas de forma ciega e irracional. Pero muchas personas ni siquiera saben a ciencia cierta qué es una grasa y para que sirve. Para empezar a correr un poco de niebla sobre este temas, arrancamos con un artículo de lo básico a saber sobre grasas.

                                             Definición

A las grasas se las denomina científicamente como lípidos, triacilgricéridos o triésteres de glicerol. Estos últimos refieren a su composición clásica: un grupo glicerol unido por enlaces éster a tres ácidos grasos. Una de sus características más conocidas es su hidrofobia. Son poco o nada solubles en agua y solubles en solventes orgánicos. "Son como agua y aceite".

Los lípidos son esenciales para los seres vivos. Constituyen parte fundamental de las membranas celulares, como reguladores hormonales y  fuente de energía.

Algunas de las funciones fundamentales de los lípidos:


                                             Clasificación

Existen diversas clasificaciones. Casi todos los lípidos contienen ácidos orgánicos monocarboxílicos, denominados de manera simplificada como ácidos grasos. Se pueden clasificar de distintas formas.



Según su longitud de cadena.
Ácidos grasos de Cadena Corta (AGCC), Media (AGCM), Larga (AGCL) o Muy Larga (AGCML).

De acuerdo a la complejidad de su molécula.
Simples (acilgliceroles, ceras) y complejos (fosfolípidos, glicolípidos, lipoproteínas).

Según su insaturación.
¿Qué significa esto? Si la cadena de carbonos que compone el ácido graso no tienen ningún doble enlace es una grasa saturada (todos sus enlaces están saturados, ocupados); si en algún punto de la cadena dos carbonos se unen por doble enlace se dice que la grasa es insaturada (porque ese doble enlace se dio al no tener con quien ocupar su enlace libre el carbono de la cadena).

Si son o no esenciales.
Clásica clasificación entre aquellas que nuestro organismo puede sintetizar y aquellas que no. En el caso de lípidos aquellos esenciales son los de la familia del omega 3 y del omega 6 (grasas insaturadas). Traducido al castellano, aquellas grasas que, contando desde el último carbono de la cadena, presentan su primer doble enlace en el tercer carbono (los  ω3) o en el sexto carbono (los ω6).

Por su isomería geométrica (clasificación solo para grasas insaturadas).
Según como se encuentran posicionadas en el espacio, las grasas insaturadas pueden clasificarse en cis o trans.


Ningún tipo de grasa, sea de origen vegetal o animal, es completamente saturada o insaturada. Tanto los aceites como las grasas son una combinación de ambos, pero si presentan predominancias. En los aceites de origen animal predominan las grasas saturadas, esto provoca que se "acoplen" más fácilmente al tener una estructura lineal y que el producto final se presente como sólido a temperatura ambiente. En los productos de origen vegetal, en cambio, predominan las grasas insaturadas, las instauraciones  provocan ángulos en las moléculas que no ayudan al acoplamiento, por esta razón a temperatura ambiente se presenta en estado líquido. Aquellos mono insaturados solo tienen doble enlace en un punto, los poliinsaturados tienen doble enlace en varios puntos de su molécula.

Tipo de aceite
% Saturado
% Monoinsaturado
% Poliinsaturado
Aceite de coco
91
6
3
Manteca
66
30
4
Grasa de pollo
31
49
20
Aceite de maní
16
56
26
Aceite de oliva
15
73
10
Aceite de sésamo
15
41
43
Aceite de girasol
13
18
69
Aceite de girasol alto oléico
9
81
8
Aceite de canola
7
65
28

                           Digestión y absorción de las grasas

Los lípidos más consumidos son los triglicéridos, formados por una molécula de glicerol y tres ácidos grasos unidos cada uno por un enlace éster al glicerol. Al primer enlace éster que une el primer ácido graso al glicerol lo  llamaremos sn-1, al segundo sn-2 y al tercero sn-3.

La digestión de los lípidos comienza desde la boca con la lipasa lingual. Esta enzima también actúa a nivel gástrico (lipasa gástrica) y se encarga principalmente de romper los enlaces éster situados en la posición sn-3.
Al llegar al intestino el páncreas libera la lipasa pancreática, que actúa sobre todo en los enlaces sn-1, y el carboxil éster hidrolasa, que cataliza las uniones éster en la posición sn-1 y sn-3.
Otra enzima importante es la colesterolasa, que cataliza la hidrólisis de ésteres de colesteroles con ácidos grasos.

La acción conjunta de todas estas enzimas dejan libres los ácidos grasos facilitando su absorción.
Este esquema de enzimas es muy simplificado y hay más elementos que entran en acción, peor se puede decir que el sistema y las enzimas elementales que actúan en la digestión de las grasas son las descriptas.


Extraído de  Valenzuela et al., 2002

A excepción de los AGCC, que se absorben en el estómago, el resto es absorbido a nivel intestinal.
Los AGCC son transportados en la sangre unidos a la albúmina por la vena porta para finalizar en el hígado. Estos lípidos producen un aporte rápido de energía por su fácil absorción.
El resto de los ácidos grasos (AG) son emulsionados por las sales biliares, formando así micelas que favorecen su transferencia hacia las células del epitelio intestinal. Una vez dentro se las re-esterificas (se los vuelve a unir como triglicéridos) y se las une a proteínas formando lipoproteínas que en este caso se denominan quilomicrones y que viajan por vía linfática al sistema. 
En el caso de los AGS de cadena muy larga (más de 12 carbonos) al tener un punto de fusión muy alto se presentan como sólidos o semisólidos en el lumen intestinal y reaccionan con el calcio formando jabones insolubles que serán eliminados con la materia fecal y que pueden producir estreñimiento.

Como la reducción de los TAG para ser absorbidos en el intestino empieza por sus puntos sn-1 y sn-3, el orden de los AG unidos al glicerol es muy importante especialmente para los recién nacidos.

En la leche materna predominan las grasas de estructura OPO mientras que en la de la vaca las de estructura POP. El ácido Oléico es un monoinsaturado de la serie omega9 de fácil digestión, el ácido Palmítico es un saturado de cadena larga de difícil digestión. Si el ácido palmítico se encuentra en los extremos como en la estructura POP, dificulta la absorción de las grasas y provoca estreñimiento.

Aunque la leche de vaca tuviera los mismos ácidos grasos y en la misma cantidad que la leche materna (algo que tampoco sucede) nunca tendrá la misma bioequivalencia, ya que su comportamiento frente a las lipasas digestivas no será el mismo disminuyendo la digestión y absorción de este y otros nutrientes que se encuentran cercanos a él.


Las siglas corresponden a su nombre original en inglés:
  • VLDL: Very Low Density Lipoprotein
  • LDL:  Low Density Lipoprotein
  • HDL: High Density Lipoprotein

Cuando se habla de "colesterol bueno" es referido al HDL, y cuando se habla del "colesterol malo" es al LDL. ¿Por qué?
Las LDL tienden a quedar adheridas a las paredes de los vasos sanguíneos, acumulándose con el tiempo y provocando el estrechamiento de las arterias y venas que deriva en presión arterial alta y, por ende, en una mayor probabilidad de sufrir enfermedades cardiovasculares (ECV). Las lipoproteínas de alta densidad, en cambio, no  les sucede esto y, lo que es más, ayudan a limpiar los vasos de LDL que hayan quedado adheridas.

Sin embargo, como todo en la biología, nada es blanco y negro. Estudios recientes han diferenciados dos subtipos de LDL y tres subtipos de HDL.

Subtipos de LDL
Se identificaron dos tipos de LDL:
  • A, serían partículas de LDL grandes y ligeras (flotantes)
  • B, pequeñas y densas (LDLpd).

Diversos estudios han demostrado que el subtipo LDL-B es altamente aterogénico, debido a que exhibe distribución espacial diferente de las normales, hecho que impide su reconocimiento por receptores celulares, permaneciendo más tiempo en circulación y aumentando la probabilidad de ingresar a la pared vascular y ser oxidadas.

Se ha observado que según el tipo de dieta y la calidad de las grasas ingeridas se puede modular la predominancia de partículas LDL-A o LDL-B. El ideal sería predominancia de las primeras, ya que el aumento de problemas cardiovasculares tan clásicamente asociado a las LDL sucede, más específicamente, con las LDL-B.

Respecto a los subtipos de HDL, todavía no existen estudios que marquen diferencias relevantes entre predominio de uno y otro subtipo.


                                  Metabolismo de las grasas

El organismo metabolisa los lípidos de distintas formas dependiendo su función final:
  • Almacenados como sustancia de reserva en el tejido adiposo.
  • Son  oxidados para obtener energía.
  • Utilizados para la síntesis de constituyentes esenciales de los tejidos, tales como las bicapas lipídicas de las membranas celulares; recubrir órganos y dar consistencia; o proteger mecánicamente, como el tejido adiposo de riñón, pies y manos.
  • Utilizados como biocatalizadores, facilitando reacciones bioquímicas. Cumplen esta función principalmente las vitaminas liposolubles (vit. A, E, K), las hormonas esteroideas (sintetitzadas a partir de colesterol) y las prostaglandinas.
  • A partir de ácidos grasos se sintetizan reguladores biológicos como los eicosanoides, considerados hormonas de acción local, y los fosfolípidos de inositol, que actúan como segundos mensajeros.
Los lípidos constituyen más del 10 % del peso corporal de un individuo adulto normal y aproximadamente el 40 % de las calorías de la alimentación.

Cuando las grasas llegan a su destino final el glicerol es metabolizado por un lado y los ácidos grasos por otro.
  • El glicerol es catalizado en hígado, riñon, intestinos y glándulas mamarias lactantes y contribuye con el 5% de la energía proveniente de los TAG (EL 95% restante proviene de los AG)
  • Los AG son beta-oxidados en la mitocondria de las células del cuerpo (hígado, músculo esquelético, corazón, riñón, tejido adiposo, etc.). Se llama así porque el carbono beta del AG se oxida a una cetona y luego a un tioéster. 
  • Una vez sucede la beta oxidacion la Acetil-CoA (molécula que se obtuvo de la beta oxidación) ingresan al ciclo de Krebs para terminar de ser transformado en energía. Para que esto suceda es necesaria la presencia de oxalacetato, de no ser suficiente se produce la cetogénesis, la utilización de AG como fuente de energía por otra vía metabólica que no es la del ciclo de Krebs dando como resultado cuerpos cetónicos. Este proceso sucede fundamentalmente en el hígado.
Utilización de los cuerpos cetónicos
• El hígado es el principal productor ya que posee todas las enzimas necesarias. Es incapaz de usarlos como combustible.
• Los órganos que pueden llegar a usarlo son: cerebro, músculo esquelético, corazón y otros.
• Solo se usan como fuente de energía en situaciones metabólicas especiales. Ej: Diabetes, ayuno prolongado.
• El aumento de estos de manera sostenida provoca Acidosis Metabólica.

En condiciones normales, el cerebro no tuiliza cuerpos cetónicos como forma principal de energía, esto solo sucede en casos de ayunos prolongados o diabétes no controlada. En una persona sana, existe equilibrio entre producción y consumo de cuerpos cetónicos siendo baja su concentración en sangre y excretandose a través de la orina. Cuando una patología provoca un cuadro de cetosis alto el cuerpo también trata de eliminar este exceso a través de la respiración. En este caso el pH de la sangre baja mucho, acidificándolo, y órganos como el cerebro se ven obligados a utilizar cuerpos cetónicos como fuente de energía.

*            *            *
Existen muchos mitos alrededor de las grasas, su consumo y como nos afectan. Suficientes para verlos en un artículo aparte. Pero como adelanto podemos declarar que, ni es tan malo como solían decir ni es la panacea, todo dependera de su calidad. En principio este es el ABC sobre las grasas para poder empezar a abordar otros temas.

Bibliografía
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Las proteínas son de las biomoléculas complejas más abudantes halladas en las células y los tejidos del ser humano. Presentan gran relevancia por tener un papel protagónico en casi todos los procesos biológicos. Los aminoácidos (AA) son la unidad más chica de la proteína y, como tales, constituyen los pilares de la nutrición y el metabolismo protéicos. En su constitución participan un grupo amino (NH2) y un grupo ácido (COOH), enlazados por un átomo de carbono (C). La diferencia entre los AA radica en el tercer grupo de la molécula que difiere de un aminoácido a otro.

Definición

Las proteínas se pueden definir como macromoléculars poliméricas cuyas unidades estructurales, los aminoácidos, poseen al menos una función ácida (carboxilo) y otra básica (amina) unida al carbono alfa (α-AA). Por hidrólisis de proteínas se obtienen hasta 20 especies de AA. Los distintos AA difieren en la naturaleza de su cadena carbonada. Todos ellos, excepto la glicina, presentan isomería óptica, determinada por la configuración en el carbono α. Las proteínas naturales están formadas por AA de la serie L.

Entre sus principales funciones se encuentran la regeneración y formación de tejido; la síntesis de enzimas, anticuerpos y hormonas; como constituyente de la sangre; forman parte del tejido conectivo y muscular de los animales y de otros sistemas rígidos estructurales. Los órganos del hombre están compuestos fundamentalmente por proteínas y se calcula que existen aproximadamente 5 millones de tipos con propiedades y características muy específicas.

Clasificación

De los AA

Hay muchas maneras de clarificarlos, como por estructura molecular o por polaridad, pero la más sencilla y útil es por biodisponibilidad. Según biodisponibilidad se dividen en esenciales o no esenciales. Aquellos esenciales son aquellos que nuestro cuerpo no puede sintetizar y obligatoriamente debe obtener del medio externo.


De los Péptidos

Los péptidos se forman por la unión de varios AA a través de enlaces peptídicos y se clasifican según el número de aminoácidos que tengan en su cadena: dipéptidos (tan solo dos AA), tripéptido (tres AA), oligopéptido (menos de diez AA) y polipéptidos (más de diez AA).

De las Proteínas

Se pueden clasificar según el nivel de su estructura.

Cuando se habla de la "desnaturalización" de una proteína se refiere a la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y/o cuaternaria).

Por ejemplo: La leche contiene caseína, una fosfoproteína que presenta estructuras secundarias y terciarias y que representa el 80% de las proteínas presentes en la leche vacuna. Cuando esta proteína se desnaturaliza por cambios de pH pasa a tener una estructura primaria y es lo que a la vista entendemos como "leche cortada".
Otros ejemplos de cuando desnaturalizamos proteínas es al cocinar la carne. Esta desnaturalización ayuda a que esas proteínas sean más fáciles de digerir por nuestro sistema digestivo.

Digestión y absorción de las proteínas


La digestión de proteínas depende del tipo de proteínas y del procesamiento sufrido por el alimento antes de su ingestión. En general, las proteínas vegetales son menos digeribles que las de origen animal. 

La digestión de las proteínas inicia en el estómago, ya que la saliva no cuenta con enzimas proteolíticas. La hidrólisis de proteínas comienza con la pepsina, enzima digestiva cuya función es la separación de las uniones internas de las proteínas, es decir,  solo actúan sobre los enlaces peptídicos intermedios y el resultado sigue siendo moléculas de alto peso molecular, solo que de tamaño reducido.

Del estómago las proteínas (ahora parcialmente segmentadas formando polipéptidos) continúan al intestino delgado. En el duodeno (parte del intestino delgado que está comprendida entre el final del estómago y el yeyuno) se vierten los jugos pancreáticos (provenientes del páncreas) que contienen potentes proteasas (ezimas que degradan proteínas): tripsina, quimiotripsina, elastasa y carboxipeptidasa. Estas enzimas separan los AA de los extremos de la cadena de polipéptidos.
La tripsina cataliza la hidrólisis de proteínas en uniones peptídicas internas. La elastasa cataliza la hidrólisis de la elastina, proteína de fibras elásticas del tejido conjuntivo. Las carboxipeptidasas catalizan por hidrólisis uniones peptídicas de los extremos de las cadenas.
Su acción conjunta reduce a trozos moleculares menores los polipéptidos pero aún no llegan a AA libres.
Los productos de origen animal y sus derivados (leche,
queso huevo) presentan proteínas de mayor digestibilidad. 

Las células de la mucosa de las paredes del intestino delgado presentan un borde en cepillo constituidos por un gran número de microvellosidades que aumentan la superficie de absorción de nutrientes y secretan las enzimas endopeptidasa y exopeptidasa, que continúan con la ruptura de los oligopéptidos. Los productos finales de la digestión de proteínas son aminoácidos libres, di- y tripéptidos. 

Una vez digeridos, los AA libres pasan del intestino a el torrente sanguíneo por difusión activa (dependientes del gradiente de Na+) -prolina, glutamato, aspartato, glicina, metionina, glutamina, asparragina e histidina- o por difusión facilitada (no dependientes de Na+) -glutamato, cistina-. De la vía porta llegan al hígado.

Metabolismo de las proteínas

A diferencia de los carbohidratos y grasas, los AA no se almacenan en el organismo. Las necesidades energéticas de carbohidratos y grasas deben estar bien cubierta, de no ser así las proteínas de la dieta no son eficientemente aprovechadas. Si la ingesta calórica proveniente de carbohidratos y grasas es deficiente, el organismo se ve obligado a utilizar los AA e incluso, en situaciones extremas, destruir su propio tejido para obtener energía.

Los niveles de AA necesarios dependen del equilibrio entre biosíntesis y degradación de proteínas corporales, es decir, del balance entre anabolismo (síntesis proteica) y catabolismo (producción de energía), conocido como balance nitrogenado, ya que las proteínas son la principal fuente de nitrogeno (N). 
En adultos normales, la ingesta de N es equilibrada por la excreción en orina y heces. Durante la digestión, las proteínas de la dieta son hidrolizadas hasta sus AA constituyentes; éstos son absorbidos en intestino y trasnportados por sangre a los tejidos, en los cuales se les ofrecen diferentes alternativas metabólicas.

Los caminos reservados a AA en el organismo son:

  1. La mayor parte de AA del pool (del grupo de 20 AA) son utilizados sin modificar en la síntesis de nueva proteína. 
  2. Vías metabólicas específicas producen, a partir de determinados AA, compuestos nitrogenados no proteínicos con importantes funciones fisiológicas.
  3.  AA no utilizados en síntesis de proteínas ni sustancias fisiológicamente activas son degradados y finalmente oxidados para la producción de energía. Este proceso implica separación y eliminación del grupo amina.

Resumen del metabolismo de AA. Extraído de: Blanco. Química biológica.
El destino metabólico mas importante de los AA es la formación de proteínas especificas, como las proteínas estrcuturales, las del tejido muscular, y las proteínas funcionales como las enzimas. Diariamente se recambia 1-2% de las proteínas corporales, principalmente las musculares. Es mayor en tejidos en crecimiento o en remodelado de las estructuras. El 75% de los AA liberados son reutilizados. El exceso de AA (no utilizados) se degradan (fuente de energía) o se convierten en otros productos no proteicos como nucleótidos o neurotransmisores.

Al no poder almacenarse las proteínas, los niveles en sangre se regulan por el equilibrio dinámico entre síntesis y degradación por el cual las proteínas corporales están constantemente degradándose y sintetizándose.

La vida media de las proteínas es muy variable: 
  • Algunos minutos (enzima, hormonas) 
  • Unos días (actina y miosina) 
  • Años (proteínas del cristalino) 
A nivel celular en general, los lisosomas son los encargados de la degradación.

Los AA inician su degradación por procesos que separan el grupo alfa-amina. El grupo nitrogenado sigue un camino independiente. 

Existen vías metabólicas específicas para tratar con el grupo nitrogenado. Comprenden reacciones de transferencia (transaminación) y de separación del grupo amina (desaminación).

El catabolismo de los AA produce como resultado glutamato, alfa-cetoglutarato y amoníaco. El amoníaco debe ser eliminado porque es tóxico para el organismo. El principal proceso de eliminación del amoníaco en los seres humanos es su transformación a urea dentro del hígado y su eventual excresión por la orina.


Todo exceso en el consumo de AA es desanimado y oxidado o almacenado como tejido adiposo.

Mito: ¿Es verdad que existen proteínas de origen animal y proteínas de origen vegetal?



Para responder a esta pregunta primero tenemos que entender que lo que importa para nuestro organismo son los AA y no las proteínas. Las proteínas son macromoléculas que el sistema digestivo se encargará de separar en AA para poder absorber y utilizar adecuadamente. Una vez dentro, nuestro organismo usa esos AA como sustratos para la síntesis proteica, reguladores del recambio proteico, reguladores de la actividad enzimática, precursores de transductores de señales, neutrotransmisores, flujos iónicos, precursores de compuestos nitrogenados, transportadores de nitrógeno, reguladores de la traducción y transcripción de la secuencia del ADN y ARN. Pero cada uno de estos componente necesita un pool específico de AA.

El código genético de cada individuo determina la secuencia de AA de cada molécula de proteína. El ADN contiene toda la información para hacer todas las proteinas de nuestro cuerpo, pero no todos los genes están expresados y las células no hacen todo tipo de proteínas.
Ej: todas las células tiene la información para producir insulina pero solo las células del páncreas la producen.

Existen cientos de AA en la naturaleza pero solo el pool de los 20 mencionados aparecen frecuentemente en las proteínas. No todas las proteínas contienen los 20 AA y la secuencia con la que aparecen en la cadena es semejante a las letras con las que se puede formar una palabra. Está secuencia está establecida por el código genético. Dos proteínas pueden contener los mismos AA y en las mismas proporciones pero si su secuencia es diferente sus funciones también lo serán. Esto es tan esencial y específico que la síntesis celular de una proteína se detiene si tan solo le falta un AA.

Para evaluar la calidad y utilización de las proteínas de una dieta se tiene en cuenta los siguientes factores:
  •  Cómputo aminoacídico 
  •  Digestibilidad (Score biológico)
Cómputo aminoacídico

Como se mencionó en la clasificación, los más importantes son los AA esenciales debido a que el cuerpo le resulta imposible sintetizarlos y por ende de los que siempre estamos más cortos. Las proteínas de un alimento es biológicamente completa cuando contiene todos los AA esenciales en una cantidad igual o superior a la establecida para una proteína patrón (proteína con AA 100% utilizables, teniendo en cuenta los requerimientos de AA del adulto sano).

Cuando consumimos un producto de origen animal este tiene variedad y cantidad muy altas de AA esenciales que permite asegurar el pool necesario para la síntesis proteica, por eso las proteínas de origen animal se las conocen como proteínas de alto valor biológico (AVB).

En cambio, los productos de origen vegetal no son tan completos y suele ser necesario realizar combinaciones de dos o más alimentos y cuidar las cantidades mínimas que se consumen para asegurar la variedad y cantidad de AA que necesitará el organismo. Si durante la síntesis de una proteína u hormona falta tan solo un AA la síntesis queda automáticamente interrumpida y a este AA se le denominará AA limitante. A razón de esto, los proteínas de origen vegetal se las clasifica como proteínas de bajo valor biológico (BVB).

Si el computo aminoacídico de determinado alimento presenta AA limitante esta es clasificada como biológicamente incompleta por limitar la síntesis de proteínas En estos casos se debe dar un mayor aporte para compensar una menor utilización.

Digestibilidad

No todas las proteínas ingeridas pueden segmentarse para ser utilizadas en su totalidad por el organismo. Las proteínas de la leche y huevo poseen un 100% de digestibilidad. En cambio, los cereales y legumbres solo un 70-80% debido a la fibra que aumenta aproximadamente un 10% la excreción de nitrógeno (recordemos que el requerimiento nutricional de proteínas se mide por el balance nitrogenado en base a las mismas). Si la digestibilidad de la proteína de un alimento es menor a 100% significa que debe haber un mayor aporte para compensar una menor utilización.


¿Cómo puedo solucionar esto si soy vegetariano?

El vegetarianismo no debe ser un problema para la obtención adecuada de proteínas si se lleva una correcta dieta.

- Las proteínas provenientes de cereales y legumbres se consideran incompletas debido a que el patrón de AA es incompleto. Para compensar esto se puede combinar alimentos con distintos AA limitantes.

AA limitantes por grupo de alimentos:
  • Lisina (cereales)
  • Treonina (arroz)
  • Triptófano (maíz)
  • Metionina + Cisteína (leguminosas)
En general, los AA limitantes en los cereales no lo son en las leguminosas e ídem al revés, es por eso que se recomienda comerlos combinados en un mismo plato. Ej: Arroz con lentejas.

Leguminosas: Garbanzo, soja, lentejas, frijol/porotos/habichuelas, judías/chauchas, guisantes/arvejas, habas, alfalfa.
Cereales y sus derivados: Arroz, maíz, trigo, cebada, avena, quinoa, sémola, cuscús, polenta.

Requerimiento promedio de aminoácidos para un adulto sano por día.
Fuente: FAO/OMS/UNU. Protein and Amino Acid Requirements
in Human Nutrition Report of a joint expert consultation.
- Se debe recordar que el balance energético también afecta la utilización de las proteínas.
En un balance negativo se catabolizan proteínas para la obtención de energía. Significa que otro método para asegurarse la correcta utilización de las proteínas consumidas es asegurarse el cubrir los requerimientos energéticos de la persona.
Muchas personas que recién inician en el vegetarianismo suelen preocuparse mucho en cubrir las proteínas y dejan de lado los lípidos y carbohidratos. Siempre debe tenerse un equilibrio y preocuparse por cubrir correctamente en calidad y cantidad los tres y no solo uno.

En un adulto sano, ingiriendo una cantidad suficiente y variada de alimentos vegetales a lo largo del día se puede cubrir las necesidades diarias de proteínas. De esta forma se asegura una retención y aprovechamiento de los AA necesarios a lo largo del día. Sin embargo, en el caso de niños en crecimiento, embarazadas, enfermos o personas que realizan mucha actividad física la demanda de proteínas es mayor y se debe consultar a un profesional para asegurarse la correcta cobertura.

Bibliografía
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Antes de abordar esta temática algunas definiciones:

Cronobiología: Ciencia que estudia los ritmos biológicos en todos sus niveles de organización.

Ritmo biológico: Recurrencia de un fenómeno biológico en intervalos regulares de tiempo, que se relaciona con ciclos geofísicos resultantes de la rotación y traslación del planeta Tierra.

Los relojes biológicos coordinan internamente los cambios diarios de sueño y vigilia, metabólicos, hormonales y, en general, de toda nuestra fisiología, asegurándose de que todos los procesos fisiológicos se lleven a cabo en el momento y con la intensidad adecuada para el día o la noche y de que estén coordinados entre sí.

Clasificación de los biorritmos


Los biorritmos se los puede clasificar de las siguientes formas:

Ritmos circadianos: abarca aquellos procesos biológicos con una duración cercana al día (latín: circa: alrededor de, cerca de; dies: día)
• Se considera 24 horas (+/- 4 horas).
• El promedio está en 25 horas.
• La sincronización lumínica propia de nuestro día de 24 horas condiciona nuestro ritmo de 24 hs.

Ritmos infradianos: aquellos procesos biológiocos de duración superior al día (en el intervalo de un día el ciclo se repite menos de una vez).

Ritmos ultradianos: cuando el ciclo del proceso biológico es inferior al día (en el intervalo de un día el ciclo se repite más de una vez).

Variables principales reguladas por los biorritmos circadianos:

• Actividad cerebral (p.e.: el rendimiento intelectual, el ritmo sueño-vigilia, etc.),
• Secreción endocrina, metabolismo,
• Presión arterial, oscilación a lo largo del día de la frecuencia cardíaca,
• Rendimiento muscular,
• Función digestiva,
• Temperatura corporal.
• Regeneración celular.

Ej.: Si la administración de antihipertensivos se sincroniza con el biorritmo circadiano de la presión arterial se controla mejor la hipertensión, se necesita menor dosis de antihipertensivos y disminuyen las reacciones adversas a la medicación.

El sistema de regulación fisiológica natural de nuestro cuerpo es capaz de prevenir y detectar un estímulo que producirá alteraciones en el sistema homeostático (homeostasis = capacidad del organismo de mantener una condición interna estable ante los diferentes estímulos externos). Los cambios de tipo predictivo incluyen a los ritmos biológicos y son considerados como una forma de adaptación conductual y fisiológica en respuesta al medio ambiente cambiante y cíclico.

El sistema circadiano se encuentra formado por las siguientes estructuras:

1) un reloj biológico que en los mamíferos se sitúa en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo (NSQ) y que puede conservar su ritmo en ausencia de estímulos externos;

2) las vías de sincronización, encargadas de proporcionar al reloj la información de las señales externas (conocidos como zeitgebers -sincronizadores o dadores de período- del alemán: zeit: periodo; geber: dador) . Principalmente el tracto retino-hipotalámico transmite la información luminosa de la retina hacia el NSQ para mantener una congruencia entre el reloj y el medio ambiente; y finalmente

3) las vías eferentes que transmiten las señales a los sistemas efectores que expresan los diferentes ritmos fisiológicos y conductuales.


El NSQ está compuesto de células que oscilan de manera circadiana y sincronizada transformandolo en el reloj biológico interno principal del ser humano. Osciladores similares se han encontrado en tejidos y órganos periféricos, como hígado, intestino, corazón, retina, etc., pero las oscilaciones de estos órganos dependen del NSQ, que los dirige y les transmite ritmicidad mediante la secreción cíclica de hormonas y la actividad del sistema nervioso autónomo.

El NSQ entonces es como el director de orquesta, genera los ritmos circadianos y transmite señales al organismo para que todos los tejidos oscilen coordinadamente y en armonía debido a que el ser humano es vulnerable a sufrir alteraciones de su maquinaria cronobiológica. Estas alteraciones se pueden clasificar en desincronización externa y desincronización interna y sus diferencias principales son las siguientes:


Interacción entre los ritmos circadianos y el metabolismo


La pregunta es, ¿como influye la comida en todo esto de los ritmos circadianos?

Insulina, glucagon, adiponectina, corticosterona, leptina y grelina son todas hormonas que muestran una oscilación circadiana. Esto se consigue gracias a la capacidad del reloj biológico de regular la expresión y actividad de las enzimas metabólicas y sistemas de transporte relacionados con el metabolismo del colesterol, la regulación de aminoácidos, el ciclo del ácido cítrico y el metabolismo del glucógeno y la glucosa.

Actualmente se sabe que algunos metabolitos presentes en los alimentos tienen un papel sincronizador muy importante. Varios estudios (cuales) han identificado algunos nutrientes capaces de reajustar o regular los ritmos circadianos de la conducta y de los tejidos periféricos; entre ellos se encuentran la glucosa, los aminoácidos y el sodio.


Interacción entre genes reloj y genes de regulación metabólica


¤ El control de la expresión de los ritmos circadianos se realiza a través de los llamados ‘genes reloj’. Estos genes codifican una serie de proteínas que generan mecanismos de autorregulación mediante asas de retroalimentación transcripcional positivas y negativas.

¤ Están implicados en la homeostasis de la glucosa y en la regulación de la ingesta del alimento.

¤ Los nutrientes y hormonas que regulan el metabolismo también pueden inducir o restablecer los ritmos circadianos a través de la regulación en la expresión de genes reloj.

Traducción: La interacción entre genes reloj y metabólicos es recíproca. Los alimentos, como estímulos externos, afectarán al reloj biológico modificando la expresión de señales al organismo. Esto repercutirá entre otras cosas en el metabolismo de otros órganos importantes secretores de hormonas como hígado y riñones.

Reloj biológico y obesidad


En los mamíferos se han descrito al menos nueve genes reloj denominados: Per1, Per2, Per3, Cry1, Cry2, Clock, Bmal1, Caseína cinasa Ie (CkIe) y Rev-Erb. Se ha observado que los ratones que presentan una mutación en el gen Clock se caracterizan por ser obesos y por no tener una biología circadiana rítmica, mientras que los ratones deficientes de Bmal1 se caracterizan por presentar mas cantidad de tejido adiposo que los que no poseen esta deficiencia.
También se ha observado que la deficiencia de genes de adipocinas y receptores asociados a la obesidad, como la leptina y el receptor de melanocortina, da lugar a ritmos circadianos defectuosos.

Un estudio reciente de Lombardo M, et al.( J Am Coll Nutr. 2014 May 8:1-8.) demostró en un estudio comparativo entre dos grupos que, aún teniendo el mismo estilo de alimentación y calorías por día dependiendo como se realice la distribución calórica en el correr de las 24 horas puede mejorar la salud y ayudar a bajar de peso o producir el efecto contrario. En este estudio el primer grupo comía el 70% de sus calorías en el desayuno, colación de la mañana y almuerzo y el 30% restante en la colación de la tarde, merienda y la cena. El segundo grupo comía el 55% de sus calorías totales en desayuno y almuerzo y el 45% restante en la tarde y la noche. Después de tres meses se midieron los resultados y con una diferencia de tan solo el 15% en la distribución de las calorías durante el día el primer grupo había obtenido mejores resultados en pérdida de peso y aumento de sensibilidad a la insulina. ¿La única variable? Los horarios. El primer grupo seguía una alimentación con una distribución que respetaba más los horarios del reloj biológico, contribuyendo a una mejora en la salud.

Trabajo nocturno y obesidad


Como se mencionó anteriormente, no solo los alimentos actuan como estímulos externos que afectan positiva o negativamente al metabolismo a través de los ritmos circadianos. Por ejemplo, debido a que las labores nocturnas (entiendase aquellas que obligan a trasnochar) alteran la sincronía normal entre el ciclo luz-oscuridad, el sueño y la alimentación, el trabajo nocturno esta asociado con una mayor prevalencia de hipertrigliceridemia, bajos niveles de colesterol HDL, obesidad abdominal, diabetes y enfermedades cardiovasculares (CV). Además, aquellas personas con trabajos nocturnos suelen presentar valores aumentados de glucosa plasmática, insulina y trigliceridos (TG) como respuesta metabólica postprandial, que se asocian con la alteración de la ritmicidad circadiana de la melatonina.

Ej. de estímulos externos que afectan los ritmos circadianos y de órganos que son afectados por los ritmos biológicos.

¿Un café para desayunar?


Volvamos a los ejemplos de alimentos influyendo en los ritmos circadianos. El cortisol es una hormona cuyo comportamiento responde a nuestro reloj biológico, siendo el mayor pico de acción entre las 6 y las 10 de la mañana. El cortisol es una hormona producida por la glándula suprarrenal. Sus funciones principales son incrementar el nivel de azúcar en la sangre (glucemia) a través de la gluconeogénesis, suprimir el sistema inmunológico y ayudar al metabolismo de las grasas, proteínas y carbohidratos. El pico de cortisol en las mañanas que se da naturalmente por su ritmo circadiano ayuda a que la persona despierte. Niveles bajos de cortisol provocan sensación de cansancio y ansiedad.


La cafeína puede interferir en la respuesta de cortisol. Si el consumo de café es de manera esporádica, la cafeína provoca un aumento de los niveles de cortisol en sangre.
Por el contrario, cuando se bebe el tipico café mañanero todos los días de manera religiosa este interfiere en la producción de cortisol disminuyendolo. El cuerpo de a poco empieza a producir menos cortisol apoyandose más en la cafeína. El inconveniente es que el cuerpo irá haciendose tolerante a la cafeína precisando cada vez mayores dosis y que en vez de complementarse cortisol y cafeína entre ellos, la cafeína sustituye el efecto que en general se obtiene del cortisol. Como consecuencia, sin su café mañanero el bebedor frecuente se siente exhausto en la mañana debido a que a alterado su ritmo circadiano sustituyendo el efecto del cortisol con la cafeína. La simple solución a este problema es el consumir café fuera de este horario para no afectar la oscilación natural de esta hormona.

Carbohidratos, ¿de mañana o de noche?


Más arriba habíamos mencionado como aún ingiriendo los mismos alimentos, el como se distribuya su consumo durante el día influencia de diferentes formas en el organismo. A que grupo de nutrientes se le de prioridad en diferentes horarios del día también producen distintos resultados. Hay estudios en los que se ha observado un efecto positivo al consumir alimentos ricos en proteínas durante la mañana y dejar aquellos altos en carbohidratos para la tarde/noche (poner estudios).


Cuando se evita el consumo de carbohidratos de absorción rápida durante la mañana aumenta los niveles de serotonina y la sensiblidad a la insulina, mejorando los niveles de glucosa en sangre, disminuyendo la inflamación, modulando positivamente el perfil hormonal  el apetito del día siguiente, ayudando a personas con sobrepeso a la pérdida de peso y regulando la homeostasis de la glucosa. El ritmo de la leptina (hormona de la saciedad)  aumenta paulatinamente durante el día y alcanza un pico durante la medianoche, para decrecer hasta el inicio de un nuevo ciclo. Al ingerir carbohidratos sobre la noche el organismo libera más leptina ayudando a mantener la quema de grasas mientras se duerme y al siguiente día (poner estudio). Queda así anulado el concepto de que comer carbohidratos durante la noche es "malo" porque "hace engordar".

En aquellos casos de deportistas si se entrena en la mañana es posible tener una reserva muscular suficiente de carbohidratos con un buen consumo de los mismos la noche anterior y un consumo post ejercicio de un 30% de los carbohidratos totales del día para recuperar las reservas musculares perdidas durante el rato de actividad física, permitiendo mantenerse en la linea de "pocos carbohidratos en la mañana".


Conclusiones


El nuevo estilo de vida moderno lleva a un consumo elevado de alimentos, inactividad durante el período de actividad del organismo, mayor actividad en el período de descanso y un acortamiento en el período de sueño afectando a los ritmos biológicos.
La alteración de los ritmos biológicos podría generar una atenuación de los ritmos circadianos de alimentación, alterar el metabolismo, aumentar la incidencia de cáncer y reducir la esperanza de vida. Se sabe que componentes de los alimentos y el tiempo de alimentación tienen la capacidad de restablecer los ritmos corporales. Reajustar el reloj biológico con el tiempo de la alimentación puede conducir a un mejor funcionamiento fisiológico y así prevenir o aminorar los trastornos metabólicos, promover el bienestar y prolongar la esperanza de vida, siempre considerando que los ritmos circadianos también están personalizados y modulados por factores genéticos.
A su vez, la exposición regular a sincronizadores ambientales como la luz, el horario de comidas y el horario de ejercicio físico, podrían reflejar una solución a la desincronización del sistema circadiano.

Bibliografía
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