INTRODUCCION. Diplomado de Obesidad y Nutrición

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1 DR. MANUEL MIRABENT GONZALEZ JAUREGUI ENDOCRINOLOGO PRESIDENTE DEL COLEGIO MEXICANO DE OBESIDAD Y NUTRICION INTRODUCCION El concepto de Nutrición se define como el conjunto de funciones armónicas y coordinadas entre sí que incluyen la ingestión, digestión, absorción, transporte, utilización y excreción de sustancias alimenticias que tienen lugar en las células del organismo, de las que dependen la composición corporal, la salud y la vida. Para cumplir con sus funciones de nutrición, las células del organismo requieren substratos encógenos provenientes de sus propias reservas, y exógenos, que se obtienen de la previa ingestión de alimentos. Nutrimiento es, por tanto, toda substancia que juega un papel metabólico en el organismo, necesaria para llevar a cabo el crecimiento, mantenimiento y reparación de los tejidos. Los alimentos son vehículos de nutrimientos compuestos por sustancias específicas que las células necesitan para nutrirse y llevar a cabo sus funciones, pero ambos términos no significan lo mismo, ya que en la constitución de los alimentos no sólo puede haber nutrimientos, sino también otras substancias como conservadores, colorantes e incluso elementos indeseables. Alimento: es, según el Código Alimentario de la Food and Agricultural Organization (FAO), avalado por la Organización Mundial de la Salud (OMS), cualquier sustancia procesada o cruda destinada al consumo humano, que también incluye bebidas y algunos productos utilizados para su preparación, además de ser habitualmente aceptado, inocuo, de amplia disponibilidad, costos razonables y atractivo para los sentidos.

2 FUENTES DE ENERGIA METABOLICA El metabolismo energético tiene como propósito proveer la energía necesaria para sus funciones vitales, entre ellas la contracción muscular, la conservación del calor y la temperatura y la transmisión de impulsos nerviosos. La estrategia fundamental de los animales, y en general, de los seres heterótrofos, es extraer esta energía de algunas moléculas que otros seres han sintetizado. Los carbohidratos, los lípidos y las proteínas son los tres grupos de moléculas Más utilizadas por los seres vivos para obtener la energía metabólica que alimentará el motor de la vida. Estas moléculas poseen enlaces químicos de alta energía, por lo que son los combustibles móviles de los que dispone el organismo, y pueden localizarse en los sitios de transformación de sustratos y generación de energía. No obstante la energía para los procesos metabólicos debe estar disponible en una forma unificada tal que se pueda utilizar rápidamente. El proceso de ruptura de los enlaces que conforman las moléculas de los alimentos, es demorado, comparado con la velocidad de los procesos metabólicos, por lo que resulta imposible disponer de la energía de estas moléculas en forma inmediata. La estrategia metabólica es la síntesis de una molécula almacenadora común a todos los procesos y cuya energía se libere con relativa facilidad. Los enlaces que cumplen las condiciones descritas son los enlaces de fosfato y la molécula estrella para este fin es el ATP (Adenosintrifosfato). La molécula de ATP es muy versátil para los requerimientos del metabolismo energético: Almacena grandes cantidades de energía por unidad de masa Es permeable a la mayoría de las membranas biológicas Se hidroliza con facilidad para la liberación inmediata de su energía disponible Cumple otras funciones en los procesos, como inhibidor y promotor BIOMOLECULAS Se consideran biomoléculas todas aquellas sustancias que participan en los procesos metabólicos de la célula. Muchas biomoléculas son ingeridas por los seres vivos como alimentos o inspiradas como el caso del oxígeno en los organismos de metabolismo aeróbico. Las biomoleculas orgánicas de mayor interés para el estudio del metabolismo celular son los carbohidratos, lípidos y proteínas.

3 CARBOHIDRATOS Hidratos de carbono, Carbohidratos o azúcares. Su función básica es proporcionar energía. En una dieta equilibrada, el % de la energía total debe ser aportada por los HC. Los carbohidratos son moléculas compuestas por carbono, oxigeno e hidrogeno y tienen las siguientes características químicas: 1. Su estructura está basada en un esqueleto carbonado ( molécula orgánica) 2. Puede tener un grupo haldeado o un grupo cetona, ó ambos. 3. A la cadena carbonada se unen grupos hidroxilo (OH) por lo que se puede considerar de la familia de los alcoholes polihidroxilados o polioles. 4. Son moléculas ricas en enlaces de alta energía 5. Por lo general tienen isómeros ópticos y muchas de éstas presentan actividad óptica. CLASIFICACION DE LOS CARBOHIDRATOS Los carbohidratos de bajo peso molecular son los llamados azucares simples mientras que los de alto peso molecular corresponden a las harinas o almidones, celulosas y glucógeno o carbohidratos complejos. Los carbohidratos pueden dividirse en tres grupos principales: azúcares (monosacáridos, disacáridos y polioles), oligosacaridos (maltooligosacárido y otros oligosacaridos y polisacáridos (almidones y polisacáridos no almidones como la celulosa y la pectina. Los Azucares se refieren típicamente a los monosacáridos (una azúcar como la glucosa o fructuosa que no pueden separarse a una forma más simple) y los disacáridos (azucares, como la sacarosa o azúcar de mesa que puede separarse en dos monosacáridos). La glucosa, la fructuosa y la sacarosa se encuentran naturalmente en las frutas y vegetales. La sacarosa o azúcar de mesa es el monosacárido más comúnmente consumido por vegetarianos y no vegetarianos por igual, y está compuesto de glucosa y fructuosa. La lactosa, el azúcar que se encuentra en la leche y productos lácteos es el otro disacárido de mayor consumo. Los almidones son los principales polisacáridos de las plantas y los carbohidratos más abundantes en los alimentos. El termino carbohidratos complejos se debe al concepto

4 nutricional que incluye los almidones y las fibras insolubles como la celulosa y hemicelulosa, que se encuentran en vegetales y granos enteros forman las paredes celulares de las plantas. Todos los carbohidratos digeribles, sin importar su forma original, se descomponen en monosacáridos. Se distinguen dos grupos en función de la velocidad de absorción: Simples: son de absorción rápida Glucosa (fruta) Fructuosa ( miel) Sacarosa ( azúcar de mesa) Lactosa ( leche de vaca) Compuestos: son de absorción lenta Almidón (créales, legumbres, tubérculos, arroz, harina, pasta). MONOSACARIDOS La química suele clasificar y nombrar las moléculas de acuerdo con el número de átomos de carbono que conformen su esqueleto básico, de este criterio surge una clasificación de los monosacáridos con la que es importante familiarizarse, porque es frecuentada por la bioquímica, sobre todo en asuntos de nomenclatura. Esta clasificación es muy sencilla: se utiliza un prefijo correspondiente al número de átomos de carbono del carbohidrato y el sufijo osa para designar al grupo o familia de azucares. Aunque teóricamente los grupos posibles son ilimitados, en la práctica esta clasificación es útil para los monosacáridos de 3 a 6 átomos de carbono y se presentan en la siguiente tabla. Triosas Tetrosas Pentosas Hexosas Los monosacáridos también se clasifican en dos grandes grupos dependiendo de la posición del grupo carbonilo ( C=O) que los caracteriza. S i el grupo carbonilo esta localizado n en un carbono terminal se trata de una aldosa y si éste grupo está localizado sobre un carbono secundario el azúcar es una cetosa. Entre las aldosas más estudiadas por la bioquímica se encuentra la glucosa y entre las cetosas su homologa es la fructuosa.

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6 DISACARIDOS Y OLIGOSACARIDOS Los disacáridos son sustancias cuyas moléculas están constituidas por dos unidades de monosacárido por lo que se pueden considerar como dimeros. El enlace característico mediante el cual se unen los dos monosacáridos para conformar un disacárido se conoce como 2enlace glucosidico y es un enlace tipo : C-O-C derivado de la

7 combinación de un grupo hidroxilo, de una molécula de monosacárido, con una porción haldeado o cetona de la otra forma. Los disacáridos más comunes son la maltosa, la sacarosa, Tienen también en común el hecho de que, al menos uno de los monosacáridos que conforman el dimero, es D-glucosa. DISACARIDO UNIDADES CONSTITUTIVAS MALTOSA glucosa glucosa LACTOSA galactosa glucosa SACAROSA glucosa fructuosa CELOBIOSA glucosa glucosa GENTIBIOSA glucosa glucosa

8 Los oligosacaridos son carbohidratos constituidos por varias unidades de monosacáridos pero que están entre los límites de 2 y 10 unidades. Los disacáridos son oligosacaridos, por lo que no es extraño encontrarlos bajo esta denominación en algunos textos; algunos de

9 estos son la Rafinosa del azúcar de remolacha y la Melicitosa derivada de la savia de algunas plantas coníferas., POLISACARIDOS Como su nombre lo indica, son polímeros constituidos por cadenas de monosacáridos, que se unen por medio de enlaces glucosídicos. Los polisacáridos, conocidos también como: Glucanos, se diferencian entre sí por la clase de monosacáridos que los constituyen, por la longitud de las cadenas, por el grado de ramificación y por su origen biosintético. Los Homopolisacaridos están constituidos por un solo tipo de monosacáridos, mientras que los heteropolisacaridos, por dos o más clases de monosacáridos. ALMIDON El almidon es un homopolisacarido constituido por unidades de D-glucosa que forman el enlace glucosídico mediante enlaces c. En el tejido de los frutos y raíces vegetales el polímero se forma de tamaños variados con pesos moleculares que varían desde miles hasta 500,000. El almidón se encuentra en dos formas: amilasa y amilo pectina. La amilasa se caracteriza porque sus cadenas largas, no ramificadas y por lo general forman una estructura helicoidal. Es posible preparar soluciones coloidales de amilasa, pero esta no es soluble en agua; de hecho para las aplicaciones domésticas e industriales suelen utilizarse las preparaciones coloidales en agua. La amilo pectina es un polímero de D-glucosa de cadenas ramificadas de longitud media ( 24 a 30 unidades por ramificación). Constituye el 80 % de casi todos los almidones. Es muy viscosa y es fácilmente hidrolizada por B-amilasa. El almidón se encuentra abundantemente en los granos, semillas, tubérculos y frutas. Es la fuente principal de carbohidratos para el hombre. GLUCOGENO El glucogeno, también llamado almidón animal es un homopolímero de glucosa análogo al almidon vegetal pero con un grado mayor de ramificación al del amilo pectina y más

10 compacto. Abunda principalmente en el hígado de los animales superiores, constituyendo el 10 % de su peso húmedo. Se halla también en proporción del 1 al 2 % en el músculo esquelético. CELULOSA Es el constituyente principal de las membranas de las células vegetales y pescados prácticamente insoluble en agua y resistente a la digestión ácida e incluso a la acción de las amilasas gástricas. Cuando se hidroliza se produce glucosa pero no sufre alteración significativa en el tracto digestivo, como si ocurre con los almidones, el glucogeno y las dextrinas. Los animales herbívoros, cuya abase alimenticia es rica en celulosa, han desarrollado un sistema mediante el cual algunas bacterias, levaduras y protozoos atacan la celulosa para formar, D-glucosa y ácidos grasos inferiores que el animal utiliza para fines energéticos. L a celulosa también es un homopolímero lineal y se diferencia de los almidones en el tipo de enlace glucosídico que forma.

11 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS Todos los carbohidratos digeribles, sin importar su forma original, se descomponen en monosacáridos en la boca, estomago e intestino delgado antes de entrar al torrente sanguíneo. Durante la digestión la sacarosa es convertida en partes iguales de sus componentes- glucosa y fructuosa- que entran en el torrente sanguíneo a través de las paredes del intestino delgado. La sangre transporta la glucosa y la fructuosa al hígado. La glucosa, que es necesaria para cubrir las necesidades inmediatas de energía, pasa a través del hígado y de vuelta a la sangre, continuando su trayecto hacia las células. L a mayor parte del exceso de glucosa se convierte en glucógeno, un compuesto similar al almidon,, y es entonces almacenada en el hígado. La fructuosa es metabolizada en el hígado y convertida en compuestos utilizados para producir glucógeno. Debido a que la fructuosa es transformada en glucógeno, muy poca fructuosa se encuentra en la sangre. Los primeros carbohidratos en absorberse hacia los capilares sanguíneos son lasa yesosas ( glucosa,fructuosa,galactosa y manosa) y luego lo hacen, en forma lenta, las pentosas..el proceso de absorción de los azucares no consiste en una simple difusión, puesto que debe hacerse en contra del gradiente de concentración a través de la capa epitelial de las células del intestino delgado. Dicho proceso se conoce como Transporte activo de la glucosa. Aunque se han estudiado los efectos de este proceso, no se ha dilucidado por completo su mecanismo; sin embargo se ha hallado una relación de este con el transporte de sodio a través de la membrana. La absorción de la glucosa es óptima cuando existe un gran gradiente de sodio hacia el interior de la célula. Existe diferencia en la velocidad de absorción de las diferentes yesosas, la cual indica una acción selectiva por parte de la mucosa intestinal; el orden de mayor a menor absorción es el : galactosa,glucosa,fructuosa,manosa. La velocidad de absorción permanece fija hasta que la mayor parte del azúcar ha sido absorbida. En el hígado, las yesosas sufren una fosforilación previa antes de ser ínter convertidas, por medio de enzimas especificas, en glucosa. Entre las muchas funciones que tiene el hígado, su participación en el metabolismo de los azúcares es esencial. El hígado es el órgano de almacenamiento principal de la glucosa de reserva energética en forma de glucógeno hepático. Los monosacáridos provenientes del intestino son metabolizados por las células hepáticas y mediante un proceso de síntesis denominado glucogénesis se elabora el glucogeno que posteriormente será desdoblado nuevamente en glucosa, mediante otro proceso glucógeno lisis, para liberar el monosacárido al sistema circulatorio.

12 El hígado y el páncreas también participan en la regulación del metabolismo de los carbohidratos. Cuando las células, principalmente las musculares, requieren combustible para la producción de energía se sirven del azúcar de la sangre; en consecuencia disminuye la concentración de la glucosa sanguínea. Inmediatamente la insulina, secretada por el páncreas, actúa sobre las enzimas que activan el proceso de liberación de azúcar del hígado hacia el torrente sanguíneo, a partir del glucógeno hepático. Las células hepáticas también activan los procesos de producción de glucógeno para mantener la reserva. El glucógeno hepático no tiene su origen únicamente en los monosacáridos provenientes del proceso digestivo, esto condicionaría las disponibilidad de glucogeno a la ingesta previa de carbohidratos. Aunque si existe tal relación, el hígado también dispone de un mecanismo para sintetizar el glucogeno a partir de moléculas de tres átomos de carbono provenientes de diversos procesos metabólicos, entre ellos del metabolismo de las proteínas; tales moléculas ( ácido piruvico, ácido láctico, alanina) se conocen como cuerpos cetónicos. El proceso de síntesis de glucogeno a partir de los cuerpos cétonicos se conoce como gluconeogenesis y también está regulado por la insulina y otras hormonas. L a velocidad de suministro de glucosa a las células esta determinada, entre otros factores, por el nivel de insulina en la sangre, por el grado de perfusión del tejido y por el ritmo cardiaco. En las células del músculo la glucosa puede ser convertida nuevamente en glucógeno de reserva mediante la glucogénesis muscular que es también controlada por la insulina. Cuando el músculo requiere de reserva energética, se activa el proceso de glucógeno lisis muscular mediante la acción de una enzima regulada por adrenalina. La glucosa liberada se metaboliza para la producción de ATP, mediante un proceso oxidativo llamado glucólisis. INDICE GLUCÉMICO La elección de los alimentos no sólo depende de consideraciones de salud y nutricionales, sino también de factores como la disponibilidad local, aceptación cultural, gustos y necesidades individuales. No existe ninguna medida que pueda utilizarse para guiar las preferencias alimenticias en todos los casos. La composición química de los alimentos bebería ser un factor importante en su elección, si bien el mero conocimiento de la composición química de los carbohidratos en los alimentos no describe completamente sus efectos fisiológicos. El índice glicémico es el más utilizado para clasificar los alimentos basándose en su potencial para aumentar la glucemia plasmática. Este índice se define como el área de incremento bajo la curva de respuesta glicémica de una porción de 50 gramos de carbohidratos de un alimento de ensayo, expresada en porcentaje de respuesta a la misma cantidad de carbohidratos de un

13 alimento estándar. Como alimento estándar puede utilizarse pan blanco o glucosa ingeridos por el mismo sujeto. El Indice glucémico debe utilizarse como u indicador útil del impacto de los alimentos sobre la respuesta glicémica integrada. Su aplicación clínica incluye la diabetes y la intolerancia a la glucosa. Los distintos regímenes destinados a incrementar las reservas de glucógeno, deben tener en cuenta no sólo el contenido total en hidratos de carbono sino, también, el tipo utilizado en cada caso, dado que los efectos producidos por los distintos hidratos de carbono varían en relación con la velocidad con que son digeridos y absorbidos lo que, a su vez, influye sobre los niveles de glucemia y la respuesta hormonal inducida en cada caso. El distinto efecto que provoca la ingestión de hidratos de carbono complejos hay que interpretarlo en relación con su actuación en el intestino delgado y el proceso general de la absorción intestinal. Los hidratos de carbono complejos son digeridos y absorbidos con mayor lentitud que los simples, lo que da lugar a un menor incremento en la concentración de glucosa en sangre y a una menor secreción de insulina por parte del páncreas. La elevada secreción de insulina provocada por una rápida absorción de glucosa, determina un aumento en el número de células capaces de captar dicho monosacárido, lo que puede conducir a una situación de hipoglucemia reactiva y, paradójicamente, precipitar la aparición de la fatiga si el individuo desarrolla una actividad física moderada o intensa. Al propio tiempo, la insulina disminuye la lipólisis aumentando la síntesis de ácidos grasos por la mayor asimilación de glucosa. La secreción de hormonas por el intestino delgado, como el péptido inhibidor gástrico, va asociada a un incremento en la actividad secretora de las células beta del páncreas, con un aumento correlativo en los niveles de insulina del plasma. La glucosa, y otros constituyentes de la dieta absorbidos en la parte proximal del intestino delgado, parecen estimular de manera intensa la secreción del péptido inhibidor gástrico que la glucosa absorbida en tramos más dístales del intestino delgado. Los carbohidratos de alto índice glucemico pueden ocasionar problemas importantes en la formación de grasa, es por eso recomendable el dar alimentos con índice glucemico bajo de 70 para abajo, sustituyendo los carbohidratos de bajo índice glucemico, especialmente en las meriendas o comidas aisladas, podemos mejorar la regulación del azúcar en sangre, reducir la secreción de insulina y ayudar a un programa de perdida de peso. En la tabla siguiente podemos consultar y elegir los alimentos de menor índice glucémico.

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15 BIBLIOGRAFIA Kaye Foster-Powel, Janette B. Miller International Tables of Glycemic Index, Am J clin Nutr 1995;62:871S-93S Janet W. Rankin, Ph.D Glycemic Index and Exercise Metabolism SSE#64-Volumen 10 (1997), Number 1 Rolls BJ and JO. (1998) Carbohydrates and weight Management. International Life Institute. Washintong D.C. Flegal KM, et al. (1998) Overweight and obesity in the United states :prevalence and trends, Int J Obes 22:39-47 Willet WC. (1998) Dietary fat obesity: an unconvincing relation. Am J Clin Nutr 68: National Institutes of Health, National Heart, Lung and Institute. (1998) Clinical Guidelines on the Identification, Evaluation and treatment of Overweigh and Obesity in Adults. Nutall, FQ y Gannon MC. Carbohydrates and Diabetes. In Frnaz, MJ and Battle, eds. American diabetes Association Guide To medical Nutrition Therapy. American Diabetes Association, 1999: