REVISIÓN DE METODOLOGIAS DE CÁLCULO DE LA ABSORCIÓN DEL HIERRO

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1 Universidad de Buenos Aires Carrera de Licenciatura en Nutrición Cátedra de Nutrición Normal REVISIÓN DE METODOLOGIAS DE CÁLCULO DE LA ABSORCIÓN DEL HIERRO BRITO, Graciela Mabel Tutora: Dra. LOPEZ, Laura Beatriz Buenos Aires, Julio 2006

2 I. INTRODUCCIÓN La deficiencia de hierro es una de las deficiencias nutricionales más frecuentes y de mayor significación en la Salud Publica. Hay que tener en cuenta que la verdadera prevalencia de la misma en la población será mayor que la deficiencia clínicamente observable. Esto se debe a que los individuos presentaran una depleción de los depósitos de hierro durante un tiempo prolongado, antes de que se produzca una caída detectable de los niveles de hemoglobina en sangre, que es el indicador mas frecuentemente utilizado para diagnosticar la anemia producida por deficiencia de hierro. Para que pueda haber un descenso de la hemoglobina primero se debieron agotar las reservas de hierro del organismo pudiéndose medir en sangre en este momento valores de ferritina sérica menores a 23 µg / l (1). El déficit de hierro afecta negativamente el transporte de oxigeno a las células, el funcionamiento de los músculos esqueléticos, el desarrollo y la función cognitiva, la función de leucocitos e inmunidad de las células T, enzimas celulares y la termorregulación. Este déficit en el embarazo se asocia a un incremento del riesgo de nacimientos prematuros, bajo peso del neonato y aumento de la morbilidad infantil (2). La regulación de la absorción del hierro esta determinada básicamente por los niveles de las reservas del organismo. El hierro se conserva y reutiliza en un promedio de 90% diario, el resto se elimina por distintas vías de excreción. Para mantener la homeostasis del hierro en el organismo humano se busca compensar las pérdidas del organismo. Las pérdidas más importantes son a través del tubo digestivo: descamación del enterocito, y productos de degradación del grupo hemo 2

3 en la bilis, pérdidas urinarias, piel y sudor. Estas perdidas basales corresponden a 1 mg / día en los hombres adultos y 1,3 a 2,1 mg /día en la mujer en edad fértil, este aumento es consecuencia de las perdidas por los sangrados menstruales. En situaciones de crecimiento hay que tener presente que siempre se da un incremento de las necesidades, por lo que los grupos mas expuestos a la deficiencia son niños menores de 3 años, adolescentes y mujeres en edad fértil especialmente durante el embarazo y la lactancia (3). Para cubrir con la alimentación las necesidades de hierro y evitar las deficiencias no es suficiente establecer si la cantidad aportada es adecuada o no. Hay que tener en cuenta la biodisponibilidad del mismo, es decir, la cantidad de hierro que se absorbe a partir de los alimentos. Esa pequeña cantidad de hierro que se absorbe depende de 3 factores: Estado de los depósitos Tipo de hierro. Factores intraluminales La absorción del hierro será modificada significativamente por el estado nutricional de la persona para este nutriente. Así, un individuo en el que los depósitos de hierro han disminuido, la intensidad de la absorción puede acelerarse probablemente cinco o más veces hasta que los depósitos se saturan nuevamente (1). El hierro en forma inorgánica o no hemínico, lo podemos encontrar en distintos estados de oxidación Fe 3+, Fe 2+ o bien metálico Fe 0 y como hierro hemínico. El hierro hemínico forma parte de la hemoglobina, mioglobina, citocromos y hemoproteínas que se encuentran principalmente en alimentos de origen animal. Por 3

4 lo que este tipo de hierro representa un gran porcentaje del hierro exógeno, y se absorbe aproximadamente entre un 10 y un 25 %, dependiendo del estado de los depósitos y la presencia de calcio en la comida (4). En el hierro no hemínico que se encuentra en la mayoría de los alimentos de origen vegetal y preparados farmacéuticos, la absorción se ve afectada por factores intraluminales que dificultan la solubilidad en mayor o menor proporción. Los factores intraluminales son endógenos relacionados con las secreciones digestivas: ph estomacal, proteasas gástricas y pancreáticas que tienen por función mantener la solubilidad del hierro colaborando en la estabilización del estado ferroso(5). Considerando que en una alimentación saludable el hierro no hemínico es mayor que el hierro hemínico, debido al alto consumo de alimentos de origen vegetal y a la importancia de asegurar un aporte adecuado de hierro, se planteó la necesidad de analizar los algoritmos existentes para estimar la biodisponibilidad del mismo. Estos últimos se realizaron partiendo del conocimiento de las cantidades de hierro ingeridas tanto hemínico como no hemínico y de la presencia de factores facilitadores e inhibidores de la absorción del hierro de la dieta. En tal sentido Moonsen (1978) propone un algoritmo sencillo basado en la cantidad de hierro hem y su biodisponibilidad y la cantidad de hierro no hem y su biodisponibilidad influenciada por el contenido de ácido ascórbico y de carne (6). Hallberg en estudios posteriores (2000) plantea la necesidad de considerar en el cálculo de estimación del hierro absorbido los factores extrínsecos tanto facilitadores como inhibidores que actúan sobre la biodisponibilidad de este micronutriente (7). 4

5 En el año 2000 Cook presenton un algoritmo para estimar la absorción de hierro en el cual contempla la influencia de factores facilitadores como la carne y el ácido ascórbico e inhibidores como los fitatos y polifenoles. Este algoritmo si bien contempla el estado de los depósitos está ajustado a una concentración de ferritina sérica de 30 µg /l, pero no puede ser modificada por variaciones en la concentración de la misma ya sea por aumento o disminución (8). PROPÓSITO El propósito de este trabajo es realizar el análisis de la literatura relacionada con las metodologías que permiten calcular las modificaciones de la absorción del hierro por la interacción de factores tanto inhibidores como facilitadores. Diseñar una herramienta que permita estimar la biodisponibilidad del hierro en el diseño del plan alimentación. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Describir los mecanismos de acción de los factores facilitadores e inhibidores de la absorción del hierro. Revisar, sobre la base de los conocimientos científicos actuales, la utilización de los algoritmos que determinan la biodisponibilidad del hierro. Comparar la absorción del hierro estimada mediante la metodología propuesta por Moonsen en 1978 y la propuesta por Hallberg en Realizar el diseño preliminar de un programa de computación para la aplicación de los algoritmos de cálculo de la absorción de hierro en forma sencilla y rápida. 5

6 II. ABSORCION DEL HIERRO La absorción y biodisponibilidad del hierro son muchas veces tomados como sinónimos, sin embargo la segunda tiene relación con la capacidad del organismo de aprovechar el hierro ingerido, mientras que la primera, que depende de la anterior tiene relación con el proceso fisiológico que permitirá la utilización de este micronutriente. La absorción del hierro ocurre en el duodeno y yeyuno proximal. Sin embargo el estómago contribuye a la absorción de este elemento a través de la secreción de ácido clorhídrico y enzimas que ayudan no solo a liberar el hierro de la matriz alimentaria sino también a solubilizarlo, ya que el ácido clorhídrico favorece la reducción del hierro a la forma ferrosa. El mecanismo de absorción depende de dos pools de hierro, los mismos corresponden a los dos tipos de hierro dietario: hierro hemínico y no hemínico (9). En la dieta son fuente de hierro hemínico la carne debido a la presencia de hemoglobina y mioglobina. Por otro lado el hierro no hemínico o inorgánico proviene mayoritariamente de los alimentos de origen vegetal como cereales, frutas, verduras, productos fortificados y suplementos farmacéuticos (10). El proceso de absorción se puede dividir en tres etapas secuenciales: Captación. Transporte y almacenamiento intra-enterocitico. Transferencia al plasma. (5) 6

7 Captación En el lumen intestinal, el hierro de la alimentación, dependiendo de la forma en la que fue ingerido, hemínico o no hemínico, va a ser transferido de la luz intestinal al enterocito por distintos mecanismos. El hierro no hemínico para absorberse debe encontrarse en forma soluble, ya que de lo contrario precipita fácilmente y es eliminado por las heces. Para lograr su forma soluble el hierro hemínico interacciona con las secreciones digestivas, el ph estomacal disocia el hierro contenido en los alimentos, llegando al duodeno como ferroso o férrico. Los iones ferrosos permanecen solubles hasta un ph menor o igual a 7, mientras que los férricos, a ph mayores a 3 tienden a formar hidróxidos hidratados altamente insolubles o complejos con otros componentes de la dieta. Por lo tanto dependiendo de la afinidad y solubilidad de estos compuestos existen facilitadores e inhibidores de la absorción. La absorción del hierro no hemínico es un proceso activo. El hierro es captado por una proteína transportadora (transferrina intestinal) que será reconocida por los receptores del ribete en cepillo. Para ello es necesario que se encuentre en forma iónica o de complejos cuya afinidad permita la transferencia al interior del enterocito. El hierro hemínico, de mayor biodisponibilidad, permanece en forma de complejo durante su trayecto por el tracto gastrointestinal por lo que la modificación de la absorción por factores luminales es menor. La absorción es por un proceso activo en el cual el complejo es reconocido por factores específicos que permiten su endocitosis y por acción de una oxigenasa es liberado en el interior de la célula intestinal y pasa a formar parte, junto al hierro no hemínico, del pool común de hierro dentro del enterocito (5-9). 7

8 Transporte y almacenamiento intra-enterocitico. Una vez que el hierro se encuentra en el interior del enterocito, este se encuentra unido a distintos ligandos, estos son proteínas que permitirán su incorporación a los lisosomas que los transportan a la membrana basal del enterocito para posteriormente ser cedido a la transferrina plasmática en un proceso pasiv, dependiente de la tensión de oxigeno y del estado de los depósitos del individuo. En el interior del citosol de la célula intestinal, la ceruloplasmina (endoxidasa I) oxida el hierro ferroso (fe2 + ) que es como fue endocitado a férrico (Fe 3+ ) para que pueda ser captado por la apotransferrina, la cual se transforma en transferían, forma en la que será transferida al plasma(10). El hierro no transportado al plasma se acumula en el enterocito como ferritina y posteriormente se pierde por materia fecal con la descamación de la célula intestinal. En el caso del hierro hemínico que atraviesa la membrana celular como una metaloproteína, una vez en el citosol celular la hemoxigenasa libera el hierro de la estructura tetrapirrolica y pasa a la sangre como hierro inorgánico. Trasferencia al plasma. El hierro que se absorbió es vehiculizado por la transferrina plasmática, esta proteína es capaz de transportar 2 átomos de hierro por molécula, cumple su acción con un porcentaje de saturación que oscila entre el 15 y 30 %. La transferrina es la encargada de llevar a las células que tienen receptores para el mismo y cuya síntesis es regulada dependiendo de las necesidades del organismo. Para que el hierro de la ferritina del enterocito pueda ser cedido a la transferrina plasmática es necesario que el mismo sea oxidado a su estado férrico, pero para su posterior almacenamiento o utilización en las células debe ser re-oxidado a su forma ferrosa. 8

9 La falta de una ingesta adecuada de hierro absorbible acorde con las demandas fisiológicas y/o metabólicas del organismo, puede provocar un estado inicial de deficiencia de hierro, que de no ser corregida, puede llegar a producir anemia por deficiencia de hierro. En una primera etapa se produce la disminución del contenido de hierro de los depósitos orgánicos, lo que se ve reflejado en la disminución de la concentración sérica y/o plasmática de la ferritina (4-7). En una segunda etapa, hay una disminución de la concentración plasmática de hierro, conjuntamente con un aumento de la capacidad de fijación de hierro total y una disminución en el porcentaje de saturación de la tranferrina. Sin embargo en esta etapa aún no hay modificación de la concentración de la hemoglobina. Finalmente en la tercera etapa, se produce la anemia por deficiencia de hierro, que se caracteriza por una marcada disminución de la concentración de hemoglobina y del hematocrito. Para medir la biodisponibilidad absoluta del hierro es necesario tener en cuenta una dosis de absorción de referencia, para ello se utiliza la biodisponibilidad de sujetos borderline, es decir que presentan deficiencia de este micronutriente pero no llegan a expresar la anemia. Esta dosis de absorción de referencia fue establecida en 40% valor que corresponde a una ferritina sérica de 40 µg /l. Esta dosis de referencia será la que permitirá calcular mediante fórmulas matemáticas la absorción del hierro (7-11). 9

10 III. HIERRO HEMINICO Las principales fuentes hierro hemínico son carnes vacuna, pollo, pescados, mariscos y algunas vísceras como hígado riñón y corazón (12). Sin embargo respecto a estas últimas diversos estudios han cuestionado su utilización, refiriendo que el porcentaje de absorción varia entre 15 y 18 % a diferencias de las carnes rojas que pueden alcanzar una absorción del 30%; se cree que esta diferencia se debe a que la mayor parte de el hierro contenido en las vísceras pertenece a hierro de deposito, es decir como ferritina. Sin embargo la utilización del hierro hemínico dependerá mayoritariamente de la interacción con otros factores que se detallarán a continuación (13). Como fue mencionado con anterioridad, la absorción del hierro hemínico en la mucosa intestinal es independiente de la absorción del hierro no hemínico. Teniendo en cuenta esta diferencia en el mecanismo de absorción de ambos tipos de hierro es razonable aceptar las variaciones en los porcentajes de hierro absorbidos. La mayor eficiencia en la absorción del hierro hemínico tiene estricta relación con la menor influencia que el mismo recibe por parte de los factores dietarios. Los factores que pueden modificar la biodisponibilidad y por consiguiente la absorción del hierro hemínico está restringido a tres: el estado de los depósitos corporales de hierro, la concentración de calcio de la comida y la forma de preparación de los alimentos (4). Estado de los depósitos corporales de hierro La ferritina sérica es un indicador bioquímico sensible para evaluar el estado de los depósitos de hierro, se encuentra en equilibrio con su forma intra-celular y es 10

11 un parámetro proporcional del contenido de hierro de los depósitos. Hay numerosos factores que pueden originar valores elevados de ferritina sérica como por ejemplo: infección aguda o crónica, déficit de vitamina B 12 y ácido fólico, consumo excesivo de alcohol, etcétera. Sin embargo, no se han detectado valores inferiores a 40 µg /l de ferritina sérica como consecuencia de otros factores distintos a una depleción de los depósitos de hierro (4-11). Diversos estudios han demostrado que la concentración de ferritina sérica guarda una relación inversamente proporcional con la absorción del hierro, es decir que la absorción de hierro es mayor en estados de deficiencia y menor cuando los depósitos de hierro están saturados (16). Así mismo, aumenta la absorción cuando los requerimientos fisiológicos se ven incrementados para poder mantener un balance neutro. El aumento de la absorción es posible debido a una mayor síntesis de los receptores para el hierro ubicados en el enterocito. Consecuentemente, hay más hierro libre disponible, el mismo colaborara a mantener los depósitos en buen estado pese al recambio que deben afrontar los mismos por el aumento de las necesidades corporales por el crecimiento. De este modo se contribuye a prevenir la deficiencia de hierro (17). Teniendo en cuenta lo antes expuesto, Hallberg propone para calcular el porcentaje de absorción del hierro hemínico, ajustado al estado de los depósitos de hierro del individuo la siguiente fórmula algorítmica (7): Log absorción % = x log FS 11

12 Donde: FS: ferritina sérica en µg /l. Esta fórmula fue ajustada sobre la dosis basal de absorción de 40% es decir con individuos que si bien pueden presentar depósitos de hierro deplecionados aún no es posible hacer el diagnóstico de anemia. Los efectos del calcio sobre la absorción del hierro son contemplados en el algoritmo planteado para estimar la absorción del hierro no hemínico (7). Otro algoritmo que se cree conveniente analizar por ser el método más usado en la actualidad es el propuesto por Moonsen, quien en una publicación de 1978 ya reconocía la necesidad de estimar la biodisponibilidad del hierro. En dicha publicación considera que del total del hierro de la carne, pollo, pescado y productos de mar solo un 40 % corresponde al hierro hem (5). La estimación del hierro hemínico se realiza mediante la siguiente ecuación: % Absorción Fe Hem = total de Fe Hem x F Donde: F: Factor que resulta de considerar el estado de las reservas de hierro. Moonsen considera que el estado de las reservas de hierro modifica la absorción del hierro hemínico; sin embargo, recomienda utilizar para el cálculo, un estado de los depósitos igual a 500 mg de hierro el cual se considera que no refleja signo alguno de deficiencia. 12

13 TABLA 1: Para estimar el factor F absorción según los niveles de reserva de hierro (1). que corresponde al porcentaje de RESERVAS DE HIERRO MUJERES HOMBRES 0 mg 250 mg 500 mg 1000 mg % de absorción de hierro Hem Calcio El calcio ejerce un efecto negativo sobre la absorción del hierro hemínico, esta acción es dosis dependiente, es decir que con variaciones en la concentración de calcio en la comida varia la absorción del hierro. El calcio ejerce una inhibición competitiva sobre la absorción del hierro, debido a que el receptor en la mucosa intestinal para estos nutrientes es análogo, es decir ambos sustratos compiten por la unión con el receptor. La relación hierro/calcio describe una curva sigmoidea en la cual se refleja que a mayor concentración de calcio, mayor será el efecto inhibitorio que se ejercerá sobre la absorción del hierro; hasta alcanzar una concentración en la que al aumentar la concentración de calcio no se modifica la absorción del hierro. Los efectos del calcio comienzan a visualizarse con una cantidad, en la comida, mayor a 40 mg y alcanza su máxima inhibición con mg de calcio ( ). 13

14 Formas de preparación de los alimentos. En situaciones experimentales se ha podido observar modificaciones en la estructura del hierro hemínico por la cocción. Si bien esto aun no fue demostrado en los procedimientos y tiempos aplicados a una correcta cocción de los productos carnicos, para no ejercer un efecto negativo sobre la absorción del mismo seria conveniente seleccionar formas de preparación que no requieran de temperaturas extremas durante tiempos prolongado que pudiesen propiciar que se desintegre la estructura química del grupo hem y convertirse entonces en hierro no hemínico. Esto modificaría la absorción ya que el hierro deberá ser absorbido por los mecanismos del hierro no hem con la consiguiente influencia de los factores facilitadores e inhibidores que afectan a este último (4-14). IV. ABSORCION DEL HIERRO NO HEMINICO Las mejores fuentes de hierro no hemínico en cuanto a cantidad de nutriente son las leguminosas, verduras verdes, frutas secas, panes y cereales fortificados, sales medicamentosas (12). El hierro no hemínico es la forma química que predomina en la dieta y su absorción es modificada por factores fisiológicos y dietarios. Los factores fisiológicos que mayor influencia ejercen son: el estado del hierro en el individuo y el aumento de las necesidades por el crecimiento (4). Hay mayor absorción de hierro cuanto mayor es la deficiencia y disminuye con la repleción de los depósitos. Por otro lado los factores dietarios que modifican la absorción pueden ser facilitadores o inhibidores. 14

15 I. Factores facilitadores de la absorción del hierro (7): Ácido ascórbico Carne Factores Inhibidores de la absorción(7): Fitatos Polifenoles Calcio Proteínas de soja Huevo En este capitulo describiremos la influencia de cada uno de los factores antes mencionados sobre la absorción del hierro. Para determinar la absorción del hierro no hemínico es necesario estimar la dosis de referencia, esta dosis resulta de la estandarización de la absorción promedio obtenida de un grupo de sujetos. Esta dosis de referencia nos permite medir la absorción de una comida modificada por la influencia de los factores intrínsecos de la dieta, es decir que permite estimar la biodisponibilidad del hierro no hemínico. La biodisponibilidad del hierro no hemínico será determinada a partir de la dosis de referencia calculada en 40%. Que como ya fue mencionado, tiene una correlación estadísticamente significativa entre los niveles de ferritina sérica y la absorción de la dosis de referencia, esto es una dosis de referencia del 40% se correlaciona con un nivel de ferritina sérica de 40 µg / l (11). Teniendo en cuenta esto, Hallberg estima a partir de una comida basal constituida por agua y harina de trigo que la absorción del hierro no hemínico es de 15

16 22,1 ± 0.18%. Este porcentaje es el que sufre modificaciones por los factores de la dieta (6). I. FACTORES QUE MODIFICAN LA ABSORCIÓN a) Fitatos Los fitatos presentes en granos, semillas, vegetales, frutas y raíces como por ejemplo: papa, batata químicamente son hexofosfatos de inositol que en la dieta occidental en un 90% provienen de los cereales (ver tabla de composición química anexo1). Los fitatos inhiben fuertemente la absorción del hierro no hemínico, esta acción es dosis dependiente y ante la adición de pequeñas cantidades del mismo tienen un marcado efecto. El efecto de los fitatos es modificado por la adición de ácido ascórbico quien puede inhibir la acción de estos últimos sobre la absorción del hierro no hemínico. En el caso de los panificados los fitatos son inhibidos por la adición de productos de fermentación, debido a que estos pueden degradar completamente la estructura química de los fitatos ( ). Este efecto puede ser estimado por la ecuación planteada por Hallberg (7): Log absorción % = -0.3 x log (1 + fitatos-p) 16

17 Donde: Fitatos-P: hexofosfatos de inositol en mg, que es la forma en que comúnmente se encuentra en los alimentos. Si no se cuenta con este dato se debe aplicar el siguiente factor de conversión que nos permitirá utilizar la ecuación propuesta: 1 mg de Fitatos-P =3.53 mg de ácido fítico = 5.56 mg µmol de ácido fítico. 0.3 y 1: constantes que relacionan los efectos logarítmicos de los fitatos es decir como se modifican la curva sigmoidea a distintas concentraciones de los mismos. Esta ecuación fue testeada con diferentes dosis que varían entre 2 y 250 mg de Fitatos-P (18). b) Polifenoles (taninos) Los polifenoles son compuestos presentes en las plantas. Hay gran variedad de estos compuestos, sin embargo los que mayor efecto tienen sobre la inhibición de la absorción del hierro son los que tienen ácido gálico unido a grupos fosfatos que conforman los taninos. Estos grupos se encuentran en concentraciones importantes en el té, café y cacao (4). Dentro de los vegetales los que contienen considerables cantidades de este compuesto son los vegetales de hoja verde como la espinaca, hierbas y especias como el orégano. Como ya fue mencionado el té y el café son los que mayor efecto tienen sobre la absorción del hierro debido al alto contenido de polifenoles. Sin embargo cabe mencionar que los efectos no son absolutos ya que las concentraciones de 17

18 polifenoles varían de un tipo de té y/o café a otro. Estas variaciones tienen relación con la forma de preparación y con las variedades de los mismos (ver tabla de composición química anexo1). Teniendo en cuenta los estudios realizados para determinar las fórmulas que permiten estimar los efectos de los polifenoles sobre la biodisponibilidad del hierro y contemplando lo mencionado se logro consensuar lo siguiente: 1 taza de té = 30 mg de TA 1 taza de café = 15 mg de TA Por lo que aproximadamente la ingesta de 1 taza de 200 ml de té disminuye la absorción entre 75 y 80 % y 1 taza de café de 150 ml disminuye la absorción aproximadamente en un 60% (22). Otro factor que no podemos omitir por su importante contenido en polifenoles es el vino, sobre todo el vino tinto, al igual que los antes mencionados influyen negativamente sobre la absorción del hierro no hemínico. En estos también es difícil determinar la concentración absoluta de los mismos debido a la gran variedad existente en el mercado (23). Si estas bebidas son servidas en una comida con 100 g de carne el efecto inhibitorio de los polifenoles se reduce en un 50%(21). Este punto es desarrollado con mayor detalle con los factores facilitadores de la absorción. Los polifenoles inhiben la absorción del hierro no hemínico debido a que en la luz intestinal forman complejos insolubles, es decir actúan como quelantes impidiendo de esta forma que el hierro se encuentre biológicamente disponible para ser absorbido (7). Sin embargo los estudios analizados indican que con la adición de 50 mg de ácido ascórbico la absorción aumenta en un 50% es decir, que reduce el 18

19 efecto de los taninos en un 25%; mientras que la adición de 100 mg de ácido ascórbico anula la inhibición de los polifenoles. ecuación (7): Hallberg resume la acción inhibitoria de los polifenoles en la siguiente Log Absorción % = x log TA Donde: TA: Equivalentes de Ácido tánico en mg El ácido tánico permite medir los efectos de los grupos de ácido gálico unido a grupos fosfatos debido al alto contenido de estos en su estructura : Punto en el que convergen las distintas concentraciones de Ácido ascórbico : pendiente en la que convergen las pendientes de las distintas concentraciones de ácido ascórbico y ácido tánico. Los polifenoles disminuyen la absorción del hierro no hemínico en un 50% con la presencia de 87.6 mg de taninos equivalentes; en concentraciones superiores si bien hay disminución de la absorción, los efectos son leves con lo cual los cambios no son estadísticamente significativos. Esto último hace referencia a la curva sigmoidea que describe los cambios que se producen sobre la absorción del hierro no hemínico tras las variaciones en la concentración de polifenoles de una comida. Esto es: en una primera instancia y hasta alcanzar concentraciones de equivalentes de ácido tánico iguales a 87.6 mg la disminución de la absorción es importante, de 19

20 ahí en más la adición de equivalentes de ácido tánico no producirá marcados descensos de la absorción (21). Otro factor que tiene efectos sobre la inhibición de los polifenoles es la carne, con el agregado de aproximadamente 100 g de carne a una comida con alto contenido en polifenoles se inhibe el efecto de estos últimos (1). Hallberg muestra la acción del ácido ascórbico y la carne sobre los polifenoles en la fórmula que sigue (7): Absorción % = ( x M ) x [ x log (1+AA) x log (1+TA)] Donde: TA: equivalente de ácido tánico en mg. AA: ácido ascórbico en mg : Punto de la función logarítmica en el que convergen las distintas concentraciones de ácido ascórbico con el log de ácido tánico : pendiente que varia con las distintas concentraciones de ácido ascórbico. M: carne en g (peso neto crudo). c) Calcio El hierro y el calcio son nutrientes esenciales, ambos tienen requerimientos altos en los mismos grupos etéreos: niños, adolescentes, mujeres en edad fértil, embarazadas y lactantes; razón por la cual la inhibición de la absorción es nutricionalmente muy importante para evitar estados de deficiencia. 20

21 Si bien los mecanismos de absorción de los dos pools de hierro son independientes uno del otro, ambos comparten el mecanismo de transferencia de la célula intestinal al plasma; razón por la cual el calcio ingerido interfiere significativamente en la absorción de los dos tipos de hierro, hemínico y no hemínico (14). En el caso del hierro no hemínico la absorción es inhibida por mecanismos distintos a los observados con fitatos y polifenoles. Como ya fue mencionado, la inhibición se produce por efecto competitivo del calcio y el hierro por los receptores ubicados en la célula intestinal. Los estudios demuestran que la inhibición del calcio sobre la absorción del hierro es posible cuando son consumidos en la misma comida, pero si en el consumo de ambos hay una diferencia mínima de una hora el efecto es anulado. Teniendo en cuenta esto, el efecto puede ser minimizado y mejorar de esta forma la absorción de ambos nutrientes. Una forma práctica de lograrlo es preferir para almuerzo y cena las fuentes de hierro y para desayuno y merienda las fuentes de calcio fundamentalmente leche y quesos ( ). El efecto del calcio fue estimado por Hallberg en la siguiente ecuación (7): Absorción % = {0.6059/[1+ 10 [ log (Ca + 1)] x ]} Donde: Ca: calcio en mg Esta ecuación permite contemplar el efecto del calcio tanto sobre el hierro hemínico como no hemínico. Cabe resaltar que la intensidad de la inhibición tiene una correlación significativa con la dosis de calcio presente en la comida. 21

22 d) Proteína de Soja La adición de proteínas de soja a la comida reduce la fracción de hierro absorbido. Esta inhibición según han comprobado diversos estudios se ve influenciada por el alto contenido de fitatos es dicho alimento. Si se logra disminuir el contenido de fitatos mediante el uso de soluciones ácidas o del agregado de enzimas desfitasas la acción inhibitoria disminuye. En algunos estudios se pudo observar que la absorción podría aumentar tres veces la alcanzada con la presencia de fitatos (13). Efectos similares pudieron observarse en el análisis de la absorción del hierro en fórmulas para lactantes conteniendo aislado de proteínas de soja (25). Pese al aumento de la biodisponibilidad del hierro con la disminución de los fitatos la proteína soja sigue considerándose inhibidor de la absorción del hierro no hemínico. Los efectos sobre la absorción pueden ser estimados a través de la siguiente ecuación (7): Absorción % = x PS Donde: PS: proteína de soja en g Esta ecuación fue validada para su utilización con cantidades superiores a 20 g de proteína de soja. 22

23 e) Huevo El huevo si bien no afecta la absorción del hierro hemínico, por su alto contenido de fosfoproteínas ejerce un efecto inhibitorio sobre el hierro no hemínico (26). La inhibición se desencadena por la unión del hierro con los grupos fosfatos en la luz intestinal. De la unión resultan compuestos altamente insolubles que terminan con la precipitación de los mismos (17). Sin embargo cabe mencionar la diferencia que se hay entre la inhibición que ejerce el huevo entero y la ovoalbumina. El huevo entero según los estudios realizados inhibe la absorción del hierro no hem en 22 %, mientras que la ovoalbumina, proteína principal de la clara del huevo lo hace en 39% (27). En estudios comparativos de la absorción del hierro no hemínico con el agregado de huevo o sin él se pudo observar una disminución promedio del 27%. Esta disminución en la absorción fue resumida por Hallberg en la siguiente ecuación (7): Absorción % = x N H Donde: N H: número de huevos en g, considerándose 1 huevo = 60 g Esta ecuación es válida si la cantidad de huevos por comida es menor a 3. 23

24 f) Ácido ascórbico El ácido ascórbico es el más potente facilitador de la absorción del hierro no hemínico. La vitamina C sintética aumenta la absorción del hierro hemínico en igual magnitud que la contenida naturalmente en frutas, vegetales (28). El ácido ascórbico tiene la propiedad de reducir el hierro y así evitar la formación de sales insolubles que impidan la absorción. El aumento de las concentraciones de ácido ascórbico guarda relación logarítmica con la absorción del hierro no hemínico, es decir a mayor concentración de Vitamina C mayor será el porcentaje de hierro absorbido (19). El incremento de la absorción del hierro no hemínico puede observarse con la adición a la comida de pequeñas dosis de ácido ascórbico, en los estudios realizados se observaron cambios significativos a partir de la adición de 25 mg, reflejando un aumento lineal en los efectos, hechos que fueron comprobados con 50,100, 250, 500 y 1000 mg ( ). La acción del ácido ascórbico se ve ejemplificada en presencia de fitatos y / o polifenoles, si bien también actúa en ausencia de los mismos. (Ver polifenoles). Teniendo en cuenta esto Hallberg propone para estimar la acción del ácido ascórbico la siguiente ecuación (7): x log ( AA +1) Absorción % = x AA + log ( 1 + Fitatos-P) x 0.01 x 10 Donde: AA: ácido ascórbico en mg Fitatos-P: hexofosfatos de inositol en mg 24

25 x AA: expresa que el incremento de la absorción es dosis dependiente. Log (1 + Fitatos-P) x 0.01 x x log (AA +1) : expresa las variaciones de la absorción ante las modificaciones de las concentraciones de fitatos de 0 a 250 mg. Esta ecuación fue testeada en diferentes comidas con y sin la presencia de calcio carne. Esto permitió observar que los mecanismos de acción del ácido ascórbico son independientes de la presencia de calcio y carne (7). g) Carne La carne vacuna, pollo, pescado y otros productos de mar actúan como promotores de la absorción del hierro no hemínico. Si bien la estimulación de la absorción del hierro hemínico por parte de la carne han sido demostrada contundentemente, aún no se a podido determinar los mecanismos por los cuales hace posible dicho efecto (31). Hallberg estimo dicho efecto en las siguientes ecuaciones (7): Absorción % = x M Donde: M: carne en g (peso neto crudo) 1,3 g de peso crudo = 1 g de peso cocido Absorción % = x M x [ x fitatos-p] 25

26 Donde: Fitatos-P: hexofosfatos de inositol en mg M: carne en g (peso neto crudo) 1,3 g de peso crudo = 1 g de peso cocido La segunda fórmula contempla la acción de los fitatos sobre la pendiente de la función (ver fitatos) (24). h) Alcohol Diferentes estudios demuestran que el alcohol incrementa la absorción del hierro no heminico en su estado férrico (Fe 3+ ). Este incremento ha sido atribuido a la estimulación de la secreción gástrica. El alcohol ha sido testeado en diversos estudios, lo que ha permitido observar un incremento estadísticamente significativo en la absorción la cual corresponde al 23 %(7). Sin embargo este incremento es relativo cuando el consumo es de vino. En este caso no podemos olvidar el efecto inhibitorio de los polifenoles (22-31). Teniendo en cuenta estas consideraciones, Hallberg usa el factor 1.25 para estimar el efecto de del alcohol sobre la absorción del hierro. El efecto de los polifenoles contenidos en el vino son estimados en la ecuación correspondiente. i) Aderezos Otro factor que no fue contemplado en los algoritmos son los aderezos, como por ejemplo los aderezos de soja que tienen efecto estimulador de la absorción del hierro (7). 26

27 j) Flavonoides Los flavonoides por su estructura química conteniendo grupos de ácido gálico unidos a fósforo similares a los grupos de los polifenoles, inhiben la absorción del hierro (7). Estos 2 últimos puntos no tienen un factor cuantificable comprobado por lo que no serán tenidos en cuenta en la estimación del cálculo pero si en las recomendaciones dietéticas a los pacientes. Además de la metodología propuesta por Hallbreg cabe mencionar a continuación el algoritmo propuesto por Moonsen para estimar la absorción del hierro no heminico. Este algoritmo como ya fue mencionado, es el más utilizado en la actualidad por ser el mas sencillo, en él se analiza el efecto de los factores facilitadores sobre la absorción del hierro no hemínico (6). Dentro de los factores facilitadores considera al ácido ascórbico y la carne, para estimar el efecto de los mismos considera el estado de las reservas de hierro y la cantidad de cada uno de ellos en la comida a analizar (ver tabla 2). 27

28 TABLA 2: Para estimar el factor F que corresponde al porcentaje de absorción según los niveles de reserva de hierro (1). RESERVAS DE HIERRO MUJERES HOMBRES 0 mg 250 mg 500 mg 1000 mg % de absorción de hierro no Hem A- Ingesta de baja disponibilidad Con menos de 30 g de carne o Con menos de 25 mg de Vitamina C B- Ingesta con disponibilidad media Con g de carne o Con mg de Vitamina C C- Ingesta disponibilidad Alta Con más de 90 g de carne o Con más de 75 mg de Vitamina C o Con g de carne y Con mg de Vitamina C ecuación (6): El porcentaje de absorción del hierro no hemínico responde a la siguiente % de Absorción = Total de hierro no hem x F Donde: F: es el factor calculado para el hierro no hem según el estado de las reservas de hierro y la cantidad de factores facilitadores. Estos últimos resultan de la sumatoria de la cantidad total de los mismos en la comida, carne en g y ácido ascórbico en mg. 28

29 El factor F se determina para un estado de los depósitos de hierro de 500 mg, y con la presencia de una cantidad menor a 75 de factores facilitadores con la con la siguiente fórmula (32): Σ FF < 75: % Absorción = x log n x [(FF+100)/100] Para : Σ FF > 75 : % Absorción = 8 Hierro no hem: en mg Como puede observarse este algoritmo no tiene en cuenta los factores inhibidores de la absorción presentes en la dieta, con lo cual podría subestimarse el efecto de los mismos sobre la biodisponibilidad del hierro. 29

30 V. CÁLCULO DE ABSORCIÓN DEL HIERRO TOTAL Para estimar la absorción del hierro total de la alimentación se necesita contemplar los distintos factores que influyen sobre la biodisponibilidad del nutriente. Para ello hay que tener en cuenta en primer lugar la existencia de los dos pools de hierro, hemínico y no hemínico, cada uno de los cuales tiene un mecanismo de absorción independiente. Para determinar el porcentaje de absorción Hallberg propone: Determinar el porcentaje de absorción del hierro hem, calculado según lo explicado en el capitulo III. Determinar el porcentaje de absorción del hierro no hem. La fórmula final resulta de multiplicar el factor 22,1 que corresponde a la absorción de este tipo de hierro corregido por la absorción basal del 40% por los distintos factores resultantes del cálculo de los distintos algoritmos (7). Los algoritmos a utilizar dependerán de los componentes de la comida, tanto inhibidores como facilitadores (7). % de Absorción Fe no- hem = 22,1 x Fact. Facilitadores x fact. Inhibidores Donde: Factores Facilitadores: ácido ascórbico, carne, alcohol. Factores Inhibidores: calcio, fitatos, polifenoles, huevo, proteína de soja. 30

31 En la estimación del factor de los polifenoles corresponde utilizar la fórmula enunciada en primer lugar (ver página 19) ya que de considerar la siguiente se estaría sobrestimando la acción de la carne y del asido ascórbico que serán considerados en la fórmula correspondiente. La segunda fórmula será utilizada para el cálculo de estimación del efecto de los polifenoles sobre la absorción del hierro en forma aislada no de una comida o alimentación. En el caso de la carne utilizamos la fórmula citada en segundo lugar (ver página 27) que contempla los cambios por la presencia de fitatos, lo que no permite sobrestimar sus efectos. Sumatoria de las cantidades de hierro hem y no hem determinadas con anterioridad (7). Absorción Fe total (mg)= Hierro Hem Abs. (mg) + Hierro no hem Abs. (mg) En la metodología propuesta por Moonsen la determinación de la absorción total corresponde a la sumatoria de las cantidades de hierro del hierro hem y no hem (5): Absorción Fe total (mg)= Hierro Hem Abs. (mg) + Hierro no hem Abs. (mg) Las metodologías analizadas permiten estimar el porcentaje de absorción del hierro, pero son limitadas a una comida y no a la alimentación de 1 o más días. Para 31

32 realizar la estimación diaria de la absorción de hierro de la dieta o de más de un día se procederá a la suma de los valores estimados en cada comida. 32

33 VI. EJEMPLO PRÁCTICO DE LA ABSORCIÓN DEL HIERRO APLICANDO LAS METODOLOGÍAS ANALIZADAS El menú utilizado para el cálculo de la absorción por ambos métodos es: Ensalada de arroz, lentejas, carne, zanahoria, tomate y huevo Naranja Té Cálculo de la absorción del hierro según Moonsen 1) Determinar la cantidad total de hierro, hierro hem y no hem 2) Determinar la cantidad total de Vit C 3) Determinar la cantidad total de carne ingerida. Alimento Cant (g) Fe total (mg) Fe hem (mg) Fe no Hem (mg) Vit C (mg) Leche Queso Jamón Cocido Pan de Salvado Cacao Totales ) Determinar el hierro hem absorbido Absorción Fe Hem = total de Fe Hem x F/100 = 0.32 x 23/100 = mg 33

34 5) Determinar el total de FF FF = = 54} 6) Determinar el % de hierro no hem absorbido Absorción Fe No Hem = total de Fe No Hem x F/100 = 1.87 x 6.86/ 100 = Absorción Fe total (mg)= Hierro Hem Abs. (mg) + Hierro no hem Abs. (mg) = = mg % de hierro total absorbido = 9.15 Cálculo de la absorción del hierro según Hallberg 1) Determinar la cantidad de: hierro total, hierro hem y no hem. 2) Determinar la cantidad de: calcio, vitamina C, fitatos, taninos, proteína de soja, alcohol, huevo y carne total. 34

35 Alimento Cant. (g) Fe total (mg) Fe hem (mg) Fe no Hem (mg) Vit C ( mg) Calcio (mg) Fitatos (mg) Taninos Equiv. (mg) Leche Queso Jamón Cocido Pan de Salvado Cacao TOTAL ) Aplicar los algoritmos. Fitatos Log absorción % = -0.3 x log (1 + Fitatos-P) Log absorción % = -0.3 x log ( ) Log absorción % = x log Log Absorción %= Absorción % = 0.33 Fitatos-P 5: fitatos en mg Ácido Ascórbico (en presencia de fitatos) x log (AA +1) Absorción % = x AA + log (1 + Fitatos-P) x 0.01 x x log (34+1) Absorción % = x 34+ log ( ) x 0.01 x x log (35) Absorción % = x 34+ log (39.66) x 0.01 x x Absorción % = (1.598) x 0.01 x 10 Absorción % = (1598) x 0.01 x Absorción % = (1.598) x 0.01 x Absorción % = Absorción % = AA: ácido ascórbico en mg Fitatos-P: fitatos en mg Polifenoles Log Absorción % = x log TA Log Absorción % = x log Log Absorción % = x

36 Log Absorción % = Log Absorción % = Absorción % = TA: en mg Calcio Absorción % = {[0.6059/[1+ 10 [ log (Ca + 1)] x ]} Absorción % = {[0.6059/[1+ 10 [ log ( )] x ]} Absorción % = {[0.6059/[ [ log (336.2)] x ]} Absorción % = {[ /[1+ 10 [ ] x ]} Absorción % = {[0.6059/[ [ 0.498] x ]} Absorción % = {[0.6059/[ [ ] ]} Absorción % = {[0.6059/[ ]} Absorción % = {[0.6059/29.38} Absorción % = {0.026} Absorción % = Calcio en mg Carne Absorción % = x M x [ x fitatos-p] Absorción % = x 20 x [ x 38.66] Absorción % = x 20 x [1.232] Absorción % = Absorción % = Fitatos-P: fitatos en mg M: carne en g (peso neto crudo) 1,3 g de peso crudo = 1 g de peso cocido Fe hem Log absorción % = x log FS Log absorción % = x log 50 Log absorción % = x Log absorción % = Log absorción % = Absorción % = FS: ferritina sérica en µg /l 36

37 4) Calcular el % de hierro no hem absorbido. % absorción Fe no Hem = 22.1 x 0.099x x 0.33 x x = ) Calcular los mg de Fe absorbido. Absorción Fe no hem (mg) = 1.97 x 0.612/100 =0.012 Absorción Fe hem (mg) = 0.32 x 29.49/ 100 = TOTAL Fe ABSORBIDO (mg) = =0.106 % ABSORCIÓN Fe = 4.82 % La metodología de Moonsen fue aplicada con reservas de 500 mg de hierro, mientras que la propuesta por Hallberg fue estimada con un valor de ferritina sérica de 50 µg / l. Ambos equivalentes de un adecuado estado de las reservas. Con estos ejemplos se quiere mostrar la diferencia en los porcentajes de absorción del hierro entre ambos métodos. Esta diferencia esta relacionada con la inclusión de los factores inhibidores, que en la primera metodología no son contemplados. 37

38 VII. DESARROLLO PRELIMINAR DEL PROGRAMA DE COMPUTACIÓN PARA ESTIMAR LA ABSORCION DEL HIERRO El programa fue diseñado con el objetivo de hacer posible la estimación de la absorción del hierro con el algoritmo propuesto por Hallberg de manera práctica y sencilla. Este programa fue realizado en una planilla de cálculo de Excel. Para hacer posible el diseño del programa se siguieron los siguientes pasos: 1) Se ingresaron las listas de alimentos que pudiesen se parte constitutiva de la alimentación diaria. 2) Se ingresaron las composiciones químicas correspondientes a cada alimento. Estas composiciones corresponden a calcio, hierro, vitamina C, polifenoles y fitatos (ver anexo 1) ( ). 3) Se ingresaron las fórmulas correspondientes al algoritmo propuesto por Hallberg de modo que pudiesen conectar los datos antes mencionados y posteriormente obtener la absorción de hierro estimada de la comida que se desee analizar. El programa preliminar esta conformado por una estructura de siete partes: Absorción Total Desayuno Almuerzo Merienda Cena Colaciones Composición Química 38

39 Absorción Total Este punto corresponde a la hoja resumen, en ella se encuentran los resultados de la absorción del hierro de una comida y/ o la alimentación de un día, tanto para hierro total como hemínico y no hemínico, que luego permitirán analizar la biodisponibilidad de este nutriente. Además en esta página se encuentran los ítems para completar con los datos personales de un individuo. El dato que no se puede obviar para permitir el cálculo de la absorción del hierro es el valor de la ferritina sérica en µg / l. Desayuno, almuerzo, merienda, cena, colaciones. En cada uno de estos ítems de podrá volcar la lista de alimentos que componen la comida a analizar según corresponda a un momento del día específico. En cada hoja se encontraran los resultados parciales del menú ingresado. Es importante no omitir en ninguna hoja el ingreso de los datos de ferritina sérica. Composición Química En este punto se cuentan con los datos de composición química que permitirán la aplicación de las distintas fórmulas por Hallberg en el algoritmo desarrollado en el presente trabajo. Los datos que encontraremos son los correspondientes a hierro, ácido ascórbico, calcio, polifenoles y fitatos ( ) Cabe resaltar que el diseño de este programa es preliminar, por lo que queda sujeto a modificaciones que se realizaran con posterioridad, según las falencias que pudiesen observarse luego de su aplicación práctica. 39

40 VIII. CONCLUSIÓN Como fue mencionado en este trabajo, la anemia es una de las enfermedades de mayor prevalencia a nivel mundial. En general las enfermedades por carencia se consideran como efecto de una falta de nutrientes en la dieta, sin embargo, la anemia por carencia de hierro no es rara en personas cuyas dietas contienen cantidades de hierro cercanas a las cifras recomendadas debido a las características de su biodisponibilidad. Teniendo en cuenta esto cabe recordar que el hierro presente en la dieta se encuentra bajo dos formas químicas diferentes el hierro hemínico y no hemínico. Los alimentos fuentes de hierro hem son carne, pescado y mariscos mientras que el hierro no hemínico corresponden a alimentos de origen vegetal como por ejemplo lentejas, frutas secas, etc. Estos dos tipos de hierro difieren en sus formas de absorción. Esta última depende no solo de la estructura química del mineral sino también de los factores facilitadores e inhibidores que la condicionan. Por esta razón en este trabajo se realizó el análisis de 2 de las metodologías existentes para estimar como influyen sobre la absorción del hierro, diversos factores. Ambas contemplan el estado de los depósitos de hierro y coinciden en considerar que cuanto menor son las reservas de hierro mayor es la absorción posible tanto del hierro hemínico como no hemínico. Sin embargo en este punto se 40

41 diferencian, debido a que la propuesta de Hallberg contempla el estado particular de cada individuo, mientras la propuesta de Moonsen esta restringida a valores específicos del estado de los depósitos. En cuanto a los factores que modifican la absorción del hierro Hem Moonsen solo contempla como ya mencionamos el estado de los depósitos de hierro, mientras que Hallberg, además analiza el efecto inhibitorio que pueden ejercer el calcio y la temperatura de cocción. En cuanto al hierro no hemínico la diferencia se da porque el algoritmo propuesto por Moonsen no incluye a los inhibidores y si a los factores facilitadores de la absorción, carne y vitamina C. Hay que tener presente que con esta metodología se podría estar subestimando la acción de los inhibidores. Hallberg por su parte plantea el algoritmo considerando los dos tipos de factores que influyen en la absorción, por un lado a los inhibidores presentes en la dieta como polifenoles, calcio, fitatos, proteína de soja y el huevo y por otro a los factores facilitadores de la absorción, carne y ácido ascórbico. Luego del análisis de ambas metodologías se pudo realizar el diseño preliminar de un programa de computación que permite la utilización del algoritmo propuesto por Hallberg de manera más sencilla. Con esta herramienta se busca estimar la cantidad de hierro que será absorbido, contemplando la influencia de los diferentes factores que modifican la absorción. 41