15.1C: Nutrición

La dieta humana debe proporcionar lo siguiente:

• calorías - suficientes para satisfacer nuestras necesidades diarias de energía
• aminoácidos - aquí hay nueve, más o menos, aminoácidos “esenciales” que necesitamos para la síntesis de proteínas y que no podemos sintetizar a partir de otros precursores
• ácidos grasos - hay tres ácidos grasos “esenciales” que no podemos sintetizar a partir de otros precursores
• minerales - iones inorgánicos generalmente 18 diferentes, calcio en cantidades relativamente grandes, zinc en cantidades “traza”
• vitaminas - una docena más o menos, pequeñas moléculas orgánicas que no podemos sintetizar a partir de otros precursores en nuestra dieta

Determinar qué sustancias deben incorporarse en la dieta humana y qué cantidad de cada una se incorpora incluso después de años de investigación aún en estudio activo. ¿Por qué la incertidumbre? La ingesta inadecuada de algunas vitaminas produce enfermedades carenciales fácilmente reconocidas como Sin embargo, es tan difícil excluir algunas otras posibles vitaminas de la dieta que las enfermedades carenciales son difíciles de demostrar.

• escorbuto: falta de ácido ascórbico (vitamina C)
• beriberi: falta de tiamina (vitamina B ₁)
• pelagra: falta de niacina

De igual manera, se necesitan algunos minerales es cantidades tan esfumantemente pequeñas que es prácticamente imposible preparar una dieta que no los incluya. Sin embargo, ahora se dispone de dietas totalmente sintéticas para la alimentación intravenosa de personas que no pueden comer. Esta llamada nutrición parenteral total ha revelado, inesperadamente, algunas necesidades adicionales de oligoelementos: cromo y molibdeno.

A pesar de algunas incertidumbres, la Junta de Alimentación y Nutrición de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos publica lineamientos. Uno de los más útiles de estos se llama asignaciones diarias recomendadas o RDA s. Estos proporcionan la base para las etiquetas nutricionales en los alimentos.

Carbohidratos

Los carbohidratos proporcionan la mayor parte de las calorías (4 kcal/gramo) en la mayoría de las dietas y los almidones proporcionan la mayor parte de eso. La edad, el sexo, el tamaño, la salud y la intensidad de la actividad física afectan fuertemente la necesidad diaria de calorías. Las mujeres moderadamente activas (19—30 años) necesitan 1500—2500 kcal/día, mientras que los machos de la misma edad necesitan 2500—3300 kcal/día. En algunos países pobres, demasiados niños no reciben suficientes calorías para crecer adecuadamente. Para mantener los niveles de azúcar en la sangre, atacan a su propia proteína. Esta condición de semi-inanición se conoce como marasmo.

Figura 1: Niño que sufre de marasmo en la India. (dominio público; CDC/ Don Eddins)

Proteína

Los humanos deben incluir cantidades adecuadas de 9 aminoácidos en su dieta. Estos aminoácidos “esenciales” no pueden sintetizarse a partir de otros precursores. Sin embargo, la cisteína puede satisfacer parcialmente la necesidad de metionina (ambas contienen azufre), y la tirosina puede sustituir parcialmente a la fenilalanina.

Los aminoácidos esenciales para humanos

Histidina

Isoleucina

Leucina

Lisina

Metionina (y/o cisteína)

Fenilalanina (y/o tirosina)

Treonina

Triptófano

Valina

Dos de los aminoácidos esenciales, lisina y triptófano, están poco representados en la mayoría de las proteínas vegetales. Por lo tanto, los vegetarianos estrictos deben tomar dolores especiales para asegurarse de que su dieta contenga cantidades suficientes de estos dos aminoácidos. Las aves, los mamíferos y algunos otros animales son capaces de discriminar los alimentos que contienen un nutriente, por ejemplo, un aminoácido esencial, que necesitan de alimentos que no lo hacen. Si se les ofrece un alimento que carece de ese nutriente, rápidamente dejan de comerlo. ¿Cómo se hace esto? En ratas, al menos, resulta que ciertas neuronas en el cerebro detectan la falta de un aminoácido esencial y señalan a los centros del apetito del cerebro para que dejen de alimentarse de alimentos deficientes. Las neuronas detectan la falta por el fracaso de sus ARN de transferencia (ARNt) para que ese aminoácido lo adquiera. Las ratas cuyos ARNt para treonina han sido bloqueados para cargar treonina dejan de alimentarse aunque su alimento contenga concentraciones adecuadas de la misma.

Grasas

Las grasas ingeridas proporcionan los precursores a partir de los cuales sintetizamos nuestra propia grasa, así como colesterol y diversos fosfolípidos. La grasa proporciona nuestra forma de energía más concentrada. Su contenido energético (9 kcal/gramo) es más del doble que los carbohidratos y las proteínas (4 kcal/gramo). Los humanos pueden sintetizar grasa a partir de carbohidratos (como la mayoría de nosotros sabemos muy bien). Sin embargo, tres ácidos grasos esenciales no se pueden sintetizar de esta manera y deben incorporarse a la dieta. Estos son

• ácido linoleico
• ácido linolénico
• ácido araquidónico

Todos son insaturados; es decir, tienen dobles enlaces.

Tipos de grasas

• Saturado. No hay dobles enlaces entre los átomos de carbono en las cadenas de ácidos grasos. La mayoría de las grasas animales (p. ej., mantequilla) están altamente saturadas.
• Monoinsaturados. Tener un doble enlace sencillo en las cadenas de ácidos grasos. Los ejemplos son el aceite de oliva, maní y colza (canola).
• Poliinsaturados. Tienen dos o más dobles enlaces en sus cadenas de ácidos grasos. Ejemplos: aceites de maíz, soja, semilla de algodón, girasol y cártamo.
• Grasas Trans. Han sido parcialmente hidrogenados produciendo menos dobles enlaces y de los que quedan, convirtiéndolos de una configuración cis a una trans.
• Grasas omega-3. Tener al menos un doble enlace a tres átomos de carbono desde el extremo de la molécula de ácido graso. El ácido linolénico es un ejemplo. Los aceites de pescado son una rica fuente de ácidos grasos omega-3.

Muchos estudios han examinado la relación entre la grasa en la dieta y la enfermedad cardiovascular. Todavía no hay consenso, pero la evidencia parece indicar que las grasas mono y poliinsaturadas son menos dañinas que las saturadas, excepto que las grasas trans insaturadas pueden ser peores que las grasas saturadas. La ingestión de grasas insaturadas omega-3 puede ser protectora. Por esta razón, se recomienda 1.1 gramos/día para las mujeres (1.6 para los hombres).

Leer la etiqueta

Figura 15.1.3.1 Etiqueta nutricional

En la actualidad, las etiquetas de los alimentos en Estados Unidos enumeran la cantidad total de grasa en una porción del producto (5 g en el ejemplo que se muestra aquí) con un desglose de las cantidades de grasas saturadas (1 g), poliinsaturadas (0.5 g) y monoinsaturadas (1.5 g).

¿Qué pasa con las grasas trans? Hay una propuesta para tenerlos incluidos, pero en la actualidad no lo son. Sin embargo, si agrega las cantidades de grasas saturadas, poliinsaturadas y monoinsaturadas, y el total no equivale a “Grasa Total”, la discrepancia (2 g en este ejemplo) representa la cantidad de grasas trans. Los productos horneados (como aquel cuya etiqueta se muestra aquí) tienden a tener bastante grasas trans.

Minerales

Calcio

El calcio es esencial para casi todas las funciones del cuerpo. La coagulación sanguínea, la señalización intracelular y la contracción muscular solo necesitan trazas. Sin embargo, se necesitan grandes cantidades de calcio para hacer hueso (que es 18% de calcio), por lo que se necesitan cantidades sustanciales en la dieta, especialmente durante la infancia, la infancia y el embarazo. Tres hormonas hormona paratiroidea (PTH), calcitonina y calciferol (vitamina D) trabajan juntas para regular la cantidad de calcio

• se absorbe de tu comida
• se toma de, o se agrega a, hueso
• se excreta en la orina.

Un déficit temporal en la cantidad de calcio en la dieta puede ser compensado por su eliminación de las enormes reservas en hueso.

Hierro (Fe)

El hierro se incorpora en una serie de constituyentes corporales, notablemente citocromos, mioglobina y hemoglobina. No es sorprendente que una deficiencia de hierro aparezca primero como anemia.

En países desarrollados como Estados Unidos, la deficiencia de hierro es la deficiencia mineral más común. Es particularmente común entre las mujeres por la pérdida de sangre durante la menstruación y la necesidad de hierro extra durante el embarazo y la lactancia.

La ingesta marginal de hierro está tan extendida que algunos nutricionistas quieren que se le agregue hierro a alimentos comunes como el pan y los cereales, tal como lo están ahora algunas vitaminas. No obstante, el exceso de hierro en el cuerpo también genera problemas, y esto ha hecho que la propuesta sea polémica. Incluso las tabletas de suplemento de hierro presentan riesgos: miles de niños en Estados Unidos son envenenados accidentalmente cada año al tragar demasiadas tabletas de hierro. De hecho, el hierro es la causa más frecuente de muertes por envenenamiento entre niños en Estados Unidos.

Yodo

• Incorporado en las hormonas tiroxina (T ₄) y triyodotironina (T ₃).
• En regiones con suelos deficientes en yodo, los alimentos pueden no contener suficiente yodo para satisfacer las necesidades corporales. El resultado es bocio: una inflamación de la glándula tiroides.
• El uso de sal yodada (sal de mesa a la que se le agrega una pequeña cantidad de yoduro de sodio, KI) ha reducido la incidencia de bocio en la mayoría de los países desarrollados.

Debido a que la deficiencia de yodo durante el embarazo puede llevar al retraso mental del lactante, se recomienda que las mujeres embarazadas reciban 150—250 µg de yodo diariamente tanto durante el embarazo como durante la lactancia. Para ello se venden cientos de suplementos, tanto con receta como sin receta. No obstante, un estudio de 60 de ellos reportados en la edición 2/26/09 de The New England Journal of Medicine encontró que solo 9 de los 60 contenían una cantidad de yodo dentro del 5% de la cantidad reclamada en la etiqueta. Otros variaron desde sólo el 11% de la cantidad reclamada hasta casi 3 veces más. Ejemplos: una preparación (recetada) que reclamaba una dosis diaria de 150 µg en realidad proporcionó solo 26 µg, mientras que otra preparación (sin receta) que reclamaba 226 µg de yodo en realidad contenía 610 µg!

Fluoruro

El valor del fluoruro (en forma ionizada, F ⁻) se reconoció por primera vez como preventivo para la caries dental (caries). Esto tiene sentido porque los iones fluoruro se incorporan junto con iones de calcio y fosfato en la estructura cristalina de la que se construyen tanto los huesos como los dientes. Pero puede tener otras funciones.

Figura 15.1.3.2 Efecto del fluoruro en ratas

Para crecer adecuadamente, una rata debe consumir 0.5 partes por millón (ppm) de iones fluoruro en su dieta. La rata en la foto inferior recibió la misma dieta que la de arriba, excepto que el estaño, el vanadio y los fluoruros fueron cuidadosamente excluidos por 20 días. Cuando luego se le dio estaño y vanadio a la rata privada, todavía no crecía normalmente. Pero agregar 0.5 ppm de fluoruro de potasio (KF) a su dieta restauró el crecimiento y la salud normales. (Fotos cortesía de Klaus Schwarz, VA Hospital, Long Beach, CA.)

Los humanos obtienen la mayor parte de su fluoruro en el agua potable. En regiones donde la cantidad natural es menor a 1 ppm, muchas comunidades agregan suficiente fluoruro para llevar la concentración hasta 1 ppm. Quizás debido a que el rango entre óptimo y exceso es más estrecho para el fluoruro que para la mayoría de los minerales en la dieta, la fluoración del agua ha sido polémica. Dejando de lado las cuestiones filosóficas y políticas planteadas por los proponentes y opositores a la fluoración, se ha establecido a fondo la seguridad y eficacia de esta medida de salud pública.

Zinc

El zinc se incorpora en muchas enzimas y factores de transcripción. Los suplementos de zinc son populares por sus supuestas propiedades antioxidantes y para acelerar la recuperación de los resfriados. La ingesta excesiva de zinc provoca una breve enfermedad. Su causa más frecuente es el alimento o bebida ácida ingerida que ha sido almacenada en recipientes galvanizados (recubiertos de zinc).

Vitaminas

Vitamina A (Retinol)

• Funciones: Múltiple, incluyendo servir como precursor de la retina, el grupo protésico de los cuatro pigmentos absorbentes de luz en el ojo y regular la expresión génica esencial para la salud de los epitelios.
• Fuentes: crema, mantequilla, aceites de hígado de pescado, huevos. Las zanahorias y algunas otras verduras aportan betacaroteno, que el hígado puede convertir en vitamina A.
• Deficiencia: ceguera nocturna.
• Exceso: almacenado en el hígado, pero puede ser tóxico en grandes dosis, especialmente en niños. Incluso en adultos el rango entre muy poco y demasiado es estrecho: ingerir vitamina A en cantidades no mucho mayores a la dieta recomendada (RDA) conduce a un aumento de las fracturas óseas más adelante en la vida. Las altas dosis tomadas al principio del embarazo se han relacionado con un mayor riesgo de defectos congénitos. (Su isotretinoína relativa química —el tratamiento para el acné Accutane ®— es un teratógeno tan notorio que no debe usarse cuando hay alguna posibilidad de que ocurra un embarazo).

Tiamina (Vitamina B ₁)

• Función: coenzima en la respiración celular.
• Fuentes: carne, levadura, granos de cereales sin pulir, pan enriquecido y cereales para el desayuno.
• Deficiencia: beriberi. Rara vez se encuentra en países desarrollados excepto entre alcohólicos.
• Exceso: soluble en agua y cualquier exceso fácilmente excretado.

Riboflavina (Vitamina B ₂)

• Función: grupo protésico de enzimas flavoproteicas, p. ej., dinucleótido flavina adenina (FAD) utilizado en la respiración celular.
• Fuentes: hígado, huevos, queso, leche, pan enriquecido y cereales para el desayuno.
• Deficiencia: daño a ojos, boca y genitales.
• Exceso: soluble en agua y cualquier exceso fácilmente excretado.

Niacina (Ácido nicotínico o Vitamina B ₃)

• Función: este miembro de las vitaminas B es un precursor de NAD y NADP.
• Fuentes: carne, levadura, leche, pan enriquecido y cereales para el desayuno.
• Deficiencia: pelagra (produciendo lesiones cutáneas); riesgo donde el maíz (maíz) es el carbohidrato básico.
• Exceso: la ingestión accidental de dosis muy altas produce una enfermedad breve, pero la niacina es soluble en agua y cualquier exceso se excreta rápidamente.

Biotina (Vitamina B ₇)

• Función: este miembro de las vitaminas B es un cofactor en muchas enzimas metabólicas esenciales.
• Fuentes: hígado, yemas de huevo, maíz (maíz), bacterias intestinales.
• Deficiencia: rara excepto quizás durante el embarazo.
• Exceso: ninguno identificado.

Vitamina B ₁₂

• Función: necesaria para la síntesis de ADN.
• Fuentes: hígado, huevos, leche; necesita factor intrínseco para ser absorbido.
• Deficiencia: anemia perniciosa; causada por falta de factor intrínseco o dieta vegana.
• Exceso: ninguno identificado.

Ácido fólico (Folacina)

• Función: síntesis de purinas y pirimidinas.
• Fuentes: verduras de hoja verde, pero destruidas por la cocción.
• Deficiencia: anemia, defectos congénitos. Las mujeres que esperan quedar embarazadas deben tener mucho cuidado de recibir cantidades adecuadas (400 µg/día). A partir del 1 de enero de 1998, cualquier pan o cereal de desayuno descrito como “enriquecido” debe tener suficiente ácido fólico agregado para que una sola porción proporcione el 10% de este requisito.
• Exceso: soluble en agua y cualquier exceso fácilmente excretado.

Vitamina C (Ácido ascórbico)

• Funciones: coenzima en la síntesis de colágeno.
• Fuentes: cítricos, pimientos verdes, tomates; destruidos por la cocción.
• Deficiencia: escorbuto.
• Exceso: Muchas personas toman enormes cantidades de vitamina C, con la esperanza de protegerse de los resfriados, el cáncer, etc. Parece que no sufren ningún daño excepto, quizás, a sus billeteras.

Vitamina D

• Funciones: absorción de calcio del intestino y formación ósea.
• Fuentes:
  • sintetizado cuando la luz ultravioleta (principalmente UV-B) golpea la piel (forma vitamina D ₃).
  • presente en algunos peces (por ejemplo, salmón), aceite de hígado de bacalao, huevos y alimentos que contienen esteroides irradiados con luz ultravioleta.
• Deficiencia:
  • raquitismo — conversión inadecuada de cartílago a hueso — en niños;
  • osteomalacia — ablandamiento de los huesos — en adultos.
  Hasta hace poco, el raquitismo ha sido muy raro en Norteamérica. Pero la combinación de dos tendencias de crecimiento
  • lactancia materna y
  • proteger a los niños de la exposición al sol
  ha provocado que los casos vuelvan a aparecer especialmente en latitudes septentrionales con sus cortos días de invierno.

  La leche materna proporciona menos del 20% de la dosis diaria recomendada para bebés. Hasta que el bebé tenga la edad suficiente para comer alimentos fortificados con vitamina D, muchos pediatras recomiendan suplementos vitamínicos para bebés amamantados.

• Exceso: Sin embargo, esta vitamina liposoluble es peligrosa en dosis muy altas, especialmente en lactantes, provocando depósitos excesivos de calcio y retraso mental. Por lo que algunos pediatras ven con precaución el uso de suplementos de vitamina D para bebés (especialmente porque se ha encontrado que ciertas preparaciones contienen cantidades muy superiores a las que figuran en la etiqueta).

Vitamina E (Tocoferol)

• Función: actúa como agente antioxidante en las células.
• Fuentes: aceites vegetales, nueces, espinacas.
• Deficiencia: anemia, daño a las retinas.
• Exceso: dosis altas pueden ser tóxicas.

Vitamina K

• Función: necesaria para la síntesis de factores de coagulación sanguínea.
• Fuentes: espinacas y otros vegetales de hoja verde; sintetizados por bacterias intestinales.
• Deficiencia: coagulación lenta de la sangre. Porque
  • poca o ninguna vitamina K cruza la placenta,
  • el colon de los recién nacidos aún no ha sido colonizado por bacterias sintetizadoras de vitamina K,
  • la leche materna es una fuente pobre de la vitamina,
  a los bebés se les administra de forma rutinaria vitamina K al nacer para eliminar el riesgo de sangrado incontrolado.
• Exceso: Sin riesgo por las formas naturales de la vitamina (K1 y K2).

Vitaminas “Naturales” versus “Sintéticas”

No hay distinción científica entre ellos. La molécula de tiamina (o cualquier otra molécula) es la misma entidad ya sea sintetizada por una planta o por un químico orgánico o si todavía está en material vegetal o animal o ha sido extraída e incorporada en una píldora.

Control de la Ingesta de Alimentos

Una compleja red de señales controla el apetito y la ingesta de alimentos. Estas incluyen tanto las señales nerviosas como las hormonas, ambas de las cuales se centran en el cerebro, principalmente en el hipotálamo. Esta tabla enumera algunas de las señales hormonales que se han identificado, su efecto sobre el apetito y el aumento de peso. Tal complejidad probablemente refleja la necesidad de circuitos redundantes en una actividad tan vital como la adquisición de alimentos. Pero, también frustra la búsqueda de tratamientos para atacar la creciente incidencia de obesidad.

Estimulantes del apetito	Supresores del apetito
Grelina	Leptina
Proteína relacionada con Agouti (AgRP)	α-MSH y β-MSH
Neuropéptido Y (NPY)	β-endorfina
Hormona concentradora de melanina (MCH)	Colecistoquinina (CCK)
Anandamida	incretinas
Orexinas (también llamadas hipocretinas)	Insulina
	Amylin
	Polipéptido pancreático
	PYY 3-36
	Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF)

Figura 15.1.3.3 Interacción entre hormonas

Este diagrama presenta un modelo de cómo interactúan algunos de los jugadores principales.

• Después de un periodo de ayuno, la secreción de grelina activa las neuronas (“X”) en el hipotálamo. Liberan el neurotransmisor excitador glutamato donde sinapsan con neuronas liberadoras de AgrP/NPY. Estos ponen en movimiento las señales que inducen la alimentación.
• Un bucle de retroalimentación positiva fortalece la respuesta: AgRP y NPY inhiben la actividad de las neuronas proopiomelanocortina (POMC) cuya función es inhibir las neuronas “X” (una doble negativa es una positiva).
• Cuando finalmente se alcanza la saciedad, la leptina activa las neuronas POMC que liberan α-MSH y β-endorfina donde sinapsan con las neuronas “X” y se detiene el estímulo para continuar alimentándose. (Queda por determinar la identidad precisa de las neuronas “X”).