“AÑO DE LA CONSOLIDACION“AÑO DE LA CONSOLIDACION ECONOMICA Y SOCIAL DEL PERU”ECONOMICA Y SOCIAL DEL PERU”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAUNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE MEDICINA HUMANAFACULTAD DE MEDICINA HUMANA

1º UNIDAD: BIOMOLECULAS BASICAS:

““METABOLISMO DEL Ca, Mg, I, Co, Zn, Cr, Fe, F.METABOLISMO DEL Ca, Mg, I, Co, Zn, Cr, Fe, F. P, Y OTROS MINERALESP, Y OTROS MINERALES””

ASIGNATURA : Bioquímica.

PROFESOR : Violeta Morín Garrido.

INTEGRANTES : BAYONA CHAVEZ, RANDYGONZALES MORALES, TOMAS ANGEL

CICLO : III – 2010.

INDICE

Metabolismo del Ca.

Metabolismo del Mg.

Metabolismo del I.

Metabolismo del Co.

Metabolismo del Zn.

Metabolismo del Cr.

Metabolismo del Fe.

Metabolismo del F.

Metabolismo del P.

Metabolismo del Cd.

Metabolismo del Se.

INTRODUCCION

El presente trabajo correspondiente a la Primera Unidad Temática:

Biomoléculas Básicas, designado por la profesora Violeta Morín

Garrido, profesora principal del curso Estructura Función Celular y

Tisular II; propone el METABOLISMO DEL Ca, Mg, I, Co, Zn, Cr,

Fe, F, P, Cd, Se, S, Y OTROS MINERALES.

Hemos considerado todos los puntos específicos que se tratan en

cada tema, que nos ayudaran a recrear nuestra idea sobre el

Metabolismo de los principales elementos químicos que constituyen

el ser vivo así como los principales elementos trazas que si bien es

cierto se encuentran en pequeñas proporciones, son indispensables

para el funcionamiento del organismo, como también pueden resultar

nocivos y tóxicos.

Esperando que sea de mucha valía, a continuación pasamos a

exponer los principales puntos que han sido encomendados.

METABOLISMO DE MINERALES

Los minerales, al igual que las vitaminas, actúan como cofactores en el metabolismo corporal y están implicados en todas las reacciones bioquímicas. Además, forman parte de numerosas estructuras corporales, como el caso del calcio y el fósforo en los huesos, y posibilitan multitud de funciones fisiológicas, como la contracción y la relajación muscular, o la transmisión del impulso nervioso, el mantenimiento del pH y la presión osmótica.

La más mínima variación en el balance de las concentraciones de los niveles de minerales tiene efectos desastrosos y modifican la permeabilidad, irritabilidad, contractibilidad y viscosidad celular. Esto es debido a que algunos de estos minerales tienen una acción antagónica: por ejemplo, el potasio rebaja la viscosidad del citoplasma y el Calcio la eleva.

Los minerales se dividen en dos clases según las cantidades que necesitamos en nuestro organismo:

ELECTROLITOS: Son el sodio, potasio, magnesio, calcio y fósforo. Las necesidades diarias de estos minerales son mayores de 20 mg/día.

METABOLISMO DEL MAGNESIO

I. FUNCIONES:

El magnesio está distribuido en nuestro organismo fuera y dentro de las células. El magnesio extracelular interviene en la transmisión nerviosa y muscular, en el buen funcionamiento del músculo cardiaco (corazón) y desempeña una función primordial en la relajación muscular. El magnesio intracelular forma parte de la matriz ósea. Para los deportistas, el magnesio es un mineral comprometido porque desempeña, en equilibrio con el calcio, un rol importante en la función muscular, en la relajación y la contracción del músculo. Un déficit de magnesio originaría una excitación nerviosa y muscular excesiva (calambre muscular, mialgias), latidos cardiacos irregulares, reducción de la presión sanguínea, debilidad..., por tanto, hay una relación directa entre la concentración de magnesio y la contracción muscular. Los músculos y en particular el corazón, no funcionan correctamente si no contienen suficiente magnesio. Además, este mineral es necesario para la transferencia y la liberación de energía. El esfuerzo genera una pérdida de magnesio, y

la falta del mismo conduce a una reducción de las capacidades de resistencia y de adaptación al esfuerzo. Por todo ello, es fundamental valorar la disponibilidad de magnesio en la dieta del deportista.

Fuentes: Es un componente de la clorofila, por ello se encuentra en todos los alimentos de hoja verde. Especialmente en espinacas, soja, ostras, legumbres, frutos secos y cereales integrales.

Necesidades diarias: 400 – 600 mg al día 

II. METABOLISMO

El magnesio es un ion fundamentalmente intracelular. En el plasma circula el 1% del magnesio corporal total (55% en forma iónica, 20% unido a proteínas y el resto formando complejos con aniones). En el tejido óseo mineralizado se encuentra un 70%.

Es indispensable para las actividades de trasfosforilosas, las carboxilasas y otras enzimas. También se requiere en los procesos de formación de sales insolubles que componen los huesos.

El magnesio atraviesa pobremente el intestino y forma sales de difícil absorción. Como este elemento es necesario para la formación de tejidos (24mEq. para un kilogramo de tejido) una vez absorbido se utiliza rápidamente para estos fines.

Se elimina en las materias fecales en proporción de un 15% de su ingestión y el resto se excreta por la orina.

ABSORCIÓN INTESTINAL DE MAGNESIO

Al ser un componente celular, la ingesta de magnesio es proporcional al contenido calórico de la dieta. Se absorbe en proporción variable, por poder formar quelatos con aniones de la dieta (fosfatos). Su absorción no está regulada por la vitamina D.

MAGNESIO OSEO

El hueso es el principal depósito de magnesio, aunque su contenido total, unos 18 g, esté muy alejado del contenido en calcio y fósforo. Sin embargo, el líquido intersticial del tejido óseo, muy rico en minerales, puede tener un papel en la reposición del magnesio, como en la respuesta rápida frente a la acidosis, sin precisar mediación celular.

MANEJO RENAL DE MAGNESIO

Pese a que la mayor parte del magnesio circulante es ultrafiltrable, el 95% del mismo es reabsorbido a nivel del túbulo renal, siendo el

riñón el principal responsable de la regulación de los niveles de magnesio en el estrecho margen de sus valores de normalidad (1,8-2,2 mg/dl). La hipercalcemia, la depleción defosfatos y la expansión de volumen disminuyen la capacidad de reabsorción. La aldosterona y la PTH también modulan la excreción renal de magnesio.

METABOLISMO DEL CALCIO

El calcio es uno de los constituyentes iónicos importantes en el organismo. Se combina con el fósforo para formar las sales que constituyen el componente principal de los huesos y los dientes. Tiene un rol esencial en la transmisión neuromuscular del impulso nervioso. Es un componente clave en la cascada de la coagulación, cofactor de muchas enzimas del organismo, influye en la secreción de gastrina y es partícipe sustancial en la contractilidad muscular.En el adulto, el calcio corporal total asciende a unos 1.200 g. Más del 90% está fijo en los huesos, principalmente en forma de cristales de hidroxiapatita. Apenas el 0.1% del 10% restante se halla en el líquido extracelular. El calcio de los huesos está en equilibrio dinámico permanente con el calcio del líquido extracelular.El nivel normal de calcio en el plasma es de 8.5 a 10.5 mg/dL. El calcio total en suero es la suma de los componentes ionizados y no ionizados. Aproximadamente el 50% del calcio sérico total está unido a proteínas (albúmina principalmente), el 10% está unido a otros elementos (citrato, fosfato, lactato, heparina, bicarbonato, sulfato) y el 40% en forma ionizada.La concentración de calcio y calcio iónico en plasma está controlada principalmente por la acción de la paratohormona (PTH) secretada por la glándula paratiroidea. Son los niveles séricos de calcio iónico los que estimulan o inhiben la producción de PTH. El calcio iónico es la fracción activa, desde el punto de vista metabólico, fisiológico y bioquímico Es el responsable de los signos, síntomas y trastornos que se producen cuando se alteran los niveles plasmáticos del calcio.

FUNCIONES:

Regula el ritmo cardíaco, la falta de Ca produce arritmia. Sistema nervioso: transmite el impulso nervioso, su falta produce amnesia, insomnio y movimientos involuntarios. Músculo: interviene en la contracción muscular su falta produce astenia muscular. Coagulación de la sangre: pueden producirse hemorragias y moretones en la piel. Es constituyente importante de enzimas y hormonas. Indispensable para la función celular, permite la adhesividad y la permeabilidad de las células. Inmunidad: aumenta los mecanismos de defensa del organismo. Es indispensable para la función respiratoria, la falta de calcio no permite que los cilios del sistema respiratorio funcionen bien.

  Absorción del calcio

El calcio se absorbe en la parte superior del intestino delgado.  El pH intestinal modifica la absorción, pues los fosfatos y los carbonatos son solubles en medios ácidos e insolubles en el medio alcalino.  La forma más importante en que se absorbe es el de fosfato de calcio (CaHPO4).  El exceso de magnesio disminuye la absorción de calcio, al igual que el ácido fítico (hexafosfato de inositol), que abunda en algunas gramíneas y que forma sales insoluble de calcio .  La lactosa y la galactosa dietética, y en general los azúcares fermentables, aumentan el calcio absorbido, debido al aumento de ácido fermentado a partir de ellos por los lactobacilos de la flora intestinal.  La vitamina D fomenta la absorción de calcio, el cual es del 10 al 30% del total ingerido .   Homeostasis del calcio   El sistema endocrino, que contribuye a mantener la homeostasis del calcio en los vertebrados, es muy complejo y sumamente integrado.  Implica la interrelación de las acciones de dos hormonas polipépticas denominadas paratiroidea (PTH) y calcitonina (CT), además de la hormona esteroidea llamada calcitrol.  La biosíntesis y secreción de estas hormonas están reguladas por un mecanismo de retroalimentación negativa, en el que interviene el Ca+2 del líquido extracelular.  Dichas hormonas actúan en tres partes del organismo: el hueso, intestino delgado y riñón.  Una disminución en el calcio sanguíneo aumenta la actividad de la PTH incrementando la resorción ósea y la absorción intestinal, y disminuyendo la excreción renal de CA+2.  Por el contrario, un aumento en el calcio sérico inhibe la secreción de PTH y estimula la CT, lo que induce al descenso de la resorción ósea, aumento de la excreción renal y diminución de la absorción intestinal de calcio.

   

    1.3  Efectos del calcio sobre la salud   Como se indicó anteriormente, este mineral participa en la conducción de los estímulos nerviosos, en la regulación del corazón, en acción de algunas hormonas y en la hematopoyesis (proceso mediante el cual se forma la sangre en la matriz ósea de los huesos largos).  La deficiencia del calcio da lugar a varias deficiencias patológicas relacionadas con la función ósea y problemas cardiacos.  A nivel óseo se pueden presentar osteoporosis, osteomalacia y raquitismo.  En el caso de los problemas cardiácos existen relación inversa entre la deficiencia del calcio en las aguas de bebida y problemas cardiácos; sin embargo, esto no ha sido comprobado en forma concluyente.  El exceso de calcio puede producir cálculos renales y osteítis fibrosa.    

I. REQUERIMIENTOS DEL CALCIO

. Requerimientos Dietéticos

Infantes y Niños 0 a 1 año 210 a 270 mg 1 a 3 años     500 mg 4 a 8 años     800 mg

9 a 13 años     1300 mg

Adultos

14 a 18 años     1300 mg hombre y mujeres 19 a 50 años     1000 mg hombres y mujeres 51 a > 70 años     1200 mg hombres y mujeres Embarazo y lactancia         1300 mg

II. FUENTES

De los alimentos comunes, la leche, el queso, son las fuentes incuestionablemente más ricas de calcio

Síntomas de carencia: Interrupción del crecimiento, caries y malformación de encías, debilidad muscular, falta de reflejos, síntomas mentales y emocionales, etc.

Necesidades diarias: 800 – 1500 mg al día 

Efectos fisiológicos extraoseos de las variaciones de las concentraciones de calcio en los líquidos corporales.

III. LA HIPOCALCEMIA CAUSA EXITACION DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRALY TETANIA.

El sistema nervioso central se vuelve mas excitable debido a que esto aumenta le permeabilidad e la membrana neuronal a los iones sodio, lo que permite un inicio rápido de los potenciales de acción.

Cuando la concentración plasmática de calcio iónico es un 50% menor de lo normal, las fibras nerviosas periféricas se vuelven tan excitables que comienzan a descargar espontáneamente, iniciando impulso nerviosos que pasan a los músculos esqueléticos y periféricos y provocan una contracción muscular tatanica.

IV. LA HIPERCALCEMIA DEPRIME LA ACTIVIDADA DFEL SISTEMA NERVIOSO Y DEL MUSCULO

Las actividades reflejas del sistema nervioso central se hacen más lentas. Además este aumento iónico disminuye el intervalo QT del corazón y causa estreñimiento y perdida de apetito, probablemente la disminución de la contractibilidad de la paredes musculares del tubo digestivo.

V. METABOLISMO DEL CALCIO

El calcio es el catión más abundante del organismo. El 99% del calcio corporal total, unos 1.000 g en un adulto, se encuentra en la fase mineral del hueso en forma de cristales de hidroxiapatita. En el plasma se encuentra en un 50% como calcio iónico libre, en un 10% ligado a aniones (citrato, bicarbonato) y en un 40% ligado a proteínas (fundamentalmente albúmina). El calcio iónico es la fracción biológicamente activa y puede sufrir variaciones importantes con cambios en el pH: en situaciones de acidosis diminuye su unión a proteínas y en alcalosis aumenta. Los cambios en la concentración de proteínas pueden inducir a errores en la valoración del calcio plasmático, siendo necesario corregir su concentración en función de los valores de proteínas o albúmina (restar 0,8 mg/dl por cada gramo de albúmina que exceda de 4 g/dl y sumar la misma cantidad por cada gramo de albúmina por debajo

TETANIA HIPOCALCEMICA EN LA MANO,

DENOMINADO ESPASMO CARPOPEDAL

de dicho nivel). La concentración de calcio citosólico es del orden de 10-6M, frente a 10-3M en el líquido extracelular.

ABSORCIÓN INTESTINAL DEL CALCIO

El calcio se absorbe fundamentalmente en el duodeno y el yeyuno. La capacidad de absorción viene condicionada por la biodisponibilidad del calcio dietético (reducida en presencia de fitatos y oxalatos) y por la propia cantidad de calcio ingerido. Un escaso porcentaje se absorbe por difusión simple, paracelular y no saturable, y la mayor parte mediante un proceso de absorción transcelular fisiológicamente regulado por la vitamina D, que estimula su paso tanto mediante acciones genómicas (síntesis de proteínas transportadoras) como no genómicas. En circunstancias normales se absorbe aproximadamente un 30% del calcio dietético. Las dietas pobres en calcio, el déficit de vitamina D y la falta de respuesta intestinal a la misma (exceso de glucocorticoides o de hormona tiroidea, síndromes de malabsorción) son las causas más frecuentes del déficit de bsorción del calcio.

MANEJO RENAL DEL CALCIO

Sólo el calcio plasmático no ligado a proteínas (60%) es filtrado a nivel glomerular.El 70% del calcio ultrafiltrado se reabsorbe en el túbulo proximal, a nivel intercelular, condicionado por diferencias de concentración y de potencial, y mediante transporte celular activo (ATPasa magnesio dependiente e intercambio Na/Ca). El 20% del calcio filtrado es reabsorbido en el asa de Henle por diferencias de potencial subsecuentes a la acción de la bomba Na/K e intercambio Ca/Na. Los diuréticos de asa disminuyen la reabsorción de calcio al disminuir el

potencial positivo intraluminal. En el túbulo contorneado distal se reabsorbe aproximadamente un 8% del calcio filtrado de forma activa, siendo el segmento donde se produce la mayor regulación de la excreción de calcio.El principal regulador de la excreción de calcio es la PTH, que disminuye la filtración y aumenta la reabsorción tubular, aunque por sus efectos a otros niveles la PTH puede aumentar la calciuria.El calcitriol, por su acción en el túbulo distal, promueve un aumento en la reabsorción de calcio, aunque, nuevamente por sus efectos en otros órganos, puede aumentar la calciuria. La calcitonina fisiológicamente estimula la reabsorción tubular del calcio y a dosis suprafisiológicas la inhibe.

Figura 1. Esquema general de regulación del metabolismo mineral. Las hormonas calciotropas actúan sobre los órganos diana y regulan tanto los niveles de calcio sérico como fósforo y magnesio.

METABOLISMO DEL YODO

Es el oligoelemento mejor conocido, es imprescindible para formar la tiroxina y la triyodotironina, las dos hormonas tiroideas esenciales para el mantenimiento del metabolismo de todas las células.

Estas dos hormonas importantes, la tiroxina y la triyodotironina, denominadas habitualmente T4 y T3, respectivamente, son secretadas por la glándula tiroides. Ambas hormonas inducen un notable aumento del metabolismo del organismo. La ausencia completa de secreción tiroidea determina a menudo un descenso metabólico hasta el 40-50 % por debajo de lo normal, mientras que la secreción excesiva incrementa el metabolismo hasta un 60-100% por encima de lo normal. La secreción tiroidea está controlada fundamentalmente por la tirotropina (TSH), secretada por la adenohipófisis.

I. SÍNTESIS Y SECRECIÓN DE LAS HORMONAS METABÓLICAS TIROIDEAS

Alrededor del 93 % de las hormonas con actividad metabólica que secreta la glándula tiroidea corresponde a la tiroxina y el 7% restante a la triyodotironina. No obstante, casi toda la tiroxina se convierte con el tiempo en triyodotironina en los tejidos, por lo que ambas desempeñan una función importante.

1. Necesidad de yodo para la formación de tiroxinaPara formar una cantidad normal de tiroxina, se precisan al año unos 50 miligramos de yodo (ingerido en forma de yoduros) o el equivalente de 1 mg / semana. Para impedir un déficit de yodo, la sal de mesa común se yoda con una parte de yoduro sódico por cada 100.000 partes de cloruro sódico.

a) DESTINO DE LOS YODUROS INGERIDOS Los yoduros ingeridos por vía oral se absorben desde el tubo digestivo hasta la sangre de la misma forma que los cloruros. Normalmente, la mayoría se excreta con rapidez por vía renal, pero siempre después de que las células tiroideas hayan eliminado selectivamente una quinta parte de la sangre circulante y la hayan empleado para sintetizar hormonas tiroideas.

2. Bomba de yoduro (atrapamiento de los yoduros)

La primera etapa de la formación de las hormonas tiroideas consiste en el transporte de los yoduros desde la sangre hasta las células y los folículos de la glándula tiroidea. La membrana basal de estas células posee la capacidad específica de bombear de forma activa el yoduro al interior celular; este proceso se denomina atrapamiento del yoduro. En una glándula normal, la bomba de yoduro concentra esta sustancia hasta que su concentración supera 30 veces la de la sangre. Cuando la glándula tiroidea alcanza su

máxima actividad, la relación entre ambas concentraciones puede elevarse hasta 250 veces.El atrapamiento de yoduro por la glándula tiroidea depende de diversos factores, el más importante de los cuales es la concentración de TSH; esta hormona estimula la actividad de la bomba de yoduro en las células tiroideas, mientras que la hipofisectomía la disminuye.

3. La tiroglobulina y los principios químicos de la formación de tiroxina y triyodotironina

a) Formación y secreción de tiroglobulina por las células tiroideas

Las células tiroideas son células glandulares secretoras de proteínas. El retículo endoplásmico y el aparato de Golgi sintetizan y secretan en los fulículos una gran molécula glucoproteica denominada tiroglo-bulina, con un peso molecular de aproximadamente 335 000.

Cada molécula de tiroglobulina contiene unas 70 tirosinas que son los principales sus tratos que se combinan con el yodo para formar las hormonas tiroideas. Así pues, las hormonas tiroideas se forman dentro de la molécula de tiroglobulina. Es decir, la tiroxina y la triyodotironina formadas a partir de los aminoácidos tirosina constituyen una parte de la molécula de tiroglobulina durante la síntesis de las hormonas tiroideas y también después, cuando se almacenan en el coloide de los folículos.

b) Oxidación del ion Yoduro

El primer paso crítico de la formación de las hormonas tiroideas consiste en la conversión de los iones yoduro en una forma oxidada del yodo, bien en yodo naciente (lo) o bien en I3, que posteriormente es capaz de combinarse directamente con el aminoácido tirosina.

La oxidación del yodo está estimulada por la enzima peroxidasa y su peróxido de hidrógeno acompañante, que constituyen un potente sistema capaz de oxidar los yoduros. La peroxidasa se encuentra en la membrana apical de la célula o unida a ella, proporcionando así el yodo oxidado justo en el punto de la célula donde la molécula de tiroglobulina deriva del aparato de Golgi y atraviesa la membrana celular hasta el coloide almacenado en la glándula tiroidea. Cuando el sistema de la peroxidasa se bloquea o cuando existe una ausencia congénita, la velocidad de formación de hormonas tiroideas disminuye hasta cero.

c) Almacenamiento de la TiroglobulinaLa glándula tiroidea es la única glándula endocrina que posee la capacidad de almacenar grandes cantidades de hormona. Una vez finalizada la síntesis de las hormonas tiroideas, cada tiroglobulina contiene hasta 30 moléculas de tiroxina y algunas de triyodotironina. De esta forma, se almacena en los folículo s una cantidad suficiente de hormona tiroidea para cubrir las necesidades normales del orga-nismo durante dos o tres meses. Por consiguiente, cuando cesa la síntesis de hormona tiroidea, los efectos fisiológicos del déficit tardan varios meses en aparecer.

4. Liberación de tiroxina y triyodotironina de la glándula tiroidea

Este proceso tiene lugar de la siguiente forma: la superficie apical de las células tiroideas emite extensiones en forma de pseudópodos que rodean pequeñas porciones del coloide formando vesículas pinocíticas que penetran en la punta de la célula tiroidea. A continuación, los lisosomas del citoplasma celular se funden de inmediato con estas vesículas. Varias proteinasas de las enzimas digieren las moléculas de tiroglobulina y liberan tiroxina y triyodotironina en forma libre. Éstas difunden entonces a través de la base de la célula tiroidea en los capilares circundantes. Así, las hormonas tiroideas se liberan en la sangre.

Alrededor de las tres cuartas partes de la tirosina yodada en la tiroglobulina nunca se convierten en hormona tiroidea, sino que permanecen como monoyodotirosina y diyodotirosina. Durante la di-gestión de la molécula de tiroglobulina que produce la liberación de tiroxina y triyodotironina, estas tirosinas yodadas también se liberan de las moléculas de tiroglobulina. Sin embargo, no se secretan en la sangre, sino que el yodo qUE' contienen es desprendido por una enzima desyodasa que recupera todo este yodo de forma que la glándula lo recicle y forme nuevas hormonas tiroideas. Cuando existe una ausencia congénita de esta enzima desyodasa, muchas personas sufren un déficit de yodo debido al fracaso de este proceso de reciclaje.

5. Transporte de la tirosina y la triyodotironina a los tejidos

a) La tiroxina y la triyodotironina están unidas a proteinas plasmáticas.

Cuando acceden a la sangre, más del 99 % de la tiroxina y la triyodotironina se combina de inmediato con diversas proteínas plasmáticas, todas ellas sintetizadas por el hígado. Se combinan sobre todo con la globulina fijadora de la tiroxina y, en menor medida, con la prealbúmina y la albúmina fijadora de la tiroxina.

b) La tiroxina y la triyodotironina se liberan lentamente a las células tisulares

Debido a la gran afinidad de las proteínas de unión plasmáticas por las hormonas tiroideas, estas sustancias -en concreto, la tiroxina- se liberan con lentitud a las células de los tejidos. La mitad de la tiroxina de la sangre se libera a las células tisulares cada 6 días aproximadamente, mientras que la mitad de la triyodotironina, dada su menor afinidad, tarda un día en liberarse a las células.

Al entrar en las células tisulares, la tiroxina y la triyodotironina se unen otra vez a las proteínas intracelulares, aunque la tiroxina lo hace con mayor fuerza que la triyodotironina. Por consiguiente, se almacenan de nuevo, aunque esta vez en las propias células diana, y se utilizan con lentitud en un período de días o semanas. .

c) Comienzo lento y acción prolongada de las hormonas tiroideasCuando se inyecta una cantidad elevada de tiroxina a una persona, no se percibe ningún efecto sobre el metabolismo durante 2 ó 3 días, con lo que se demuestra que existe un período prolongado de latencia que precede a la actividad de la tiroxina. Cuando comienza la actividad, aumenta de forma progresiva y alcanza su máximo en 10-12 días. Posteriormente, disminuye, con una semivida de unos 15 días. Parte de la actividad persiste entre 6 semanas y 2 meses.

II.FUNCIONES FISIOLÓGICAS DE LAS HORMONAS TlROIDEAS

Entre las diversas funciones que presentan estas hormanas tenemos las siguientes:

Las hormonas tiroideas aumentan la transcripción de un gran número de genes.

Las hormonas tiroideas elevan la actividad metabólica celular. Efecto de la hormona tiroidea sobre el crecimiento. Se manifiesta

sobre todo en los niños. Efectos de la hormona tiroidea sobre determinados mecanismos

corporales: estimulación del metabolismo de los hidratos de carbono y estimulación del metabolismo de los lípidos.

Efecto de las hormonas tiroideas sobre el aparato cardiovascular: aumento del flujo sanguíneo y del gasto cardíaco, aumento de la frecuencia cardíaca, aumento de la fuerza cardíaca.

III. REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE HORMONA TIROIDEA

Con el fin de mantener una actividad metabólica normal en el organismo, es preciso que en todo momento se secrete una cantidad adecuada de hormona tiroidea; para lograrlo existen mecanismos es-pecíficos de retroacción que operan a través del hipotálamo y de la adenohipófisis y controlan la secreción tiroidea. Estos mecanismos se explican a continuación.

La TSH, denominada también tirotropina, es una hormona adenohipofisaria. Esta hormona aumenta la secreción de tiroxina y de triyodotironina por la glándula tiroidea

Resumiendo, la TSH estimula todas las actividades secretoras conocidas de las células glandulares tiroideas.

La secreción de TSH por la adenohipófisis está controlada por una hormona hipotalámica, la hormona liberadora de tirotropina CTRH), secretada por las terminaciones nerviosas de la eminencia media del hipotálamo.

La TRH actúa directamente sobre las células de la adenohipófisis incrementando su producción de TSH. Cuando se bloquea el sistema porta que conecta el hipotálamo con la adenohipófisis, la secreción adenohipofisaria de TSH disminuye enormemente, aunque no llega a desaparecer.

Efectos del frío y de otros estímulos neurógenos sobre la secreción de TRH y TSH

Uno de los estímulos más conocidos que aumentan la secreción de TRH por el hipotálamo y, por consiguiente, la secreción de TSH por la adenohipófisis es la exposición de un animal al frío. Este efecto obedece casi sin duda a la excitación de los centros hipotalámicos encargados de controlar la temperatura corporal.

1. Efecto de retroacción de la hormona tiroidea sobre la adenohipófisis: disminución de la secreción de TSH

El aumento de hormona tiroidea en los líquidos corporales reduce la secreción de TSH por la adenohipófisis. Cuando la secreción de hormona tiroidea aumenta hasta 1.75 veces los valores normales, la

secreción de TSH disminuye prácticamente hasta desaparecer. Este efecto depresor de retroacción apenas desaparece cuando se separa la adenohipó-fisis del hipotálamo. Por consiguiente, como se demuestra en la figura, parece probable que la elevación de la hormona tiroidea inhiba la secreción adenohipofisaria de TSH mediante su efecto directo sobre la propia adenohipófisis.

Con independencia del mecanismo de retroacción, su efecto consiste en mantener una

concentración prácticamente constante de hormona tiroidea libre en los líquidos corporales circulantes.

2. Sustancias antitiroideasLos fármacos que suprimen la secreción tiroidea se denominan sustancias antitiroideas. Las más conocidas son el tiocianato, el propiltiouracilo y las concentraciones elevadas deyoduros inorgánicos.

a) Los iones tiocianato disminuyen el atrapamiento del yoduroLa misma bomba activa que transporta los iones yoduro al interior de las células tiroideas bombea además iones tiocianato, iones per-clorato e iones nitrato. Por consiguiente, la administración de una concentración lo bastante elevada de tiocianato (o de uno de los otros iones) inhibe de forma competitiva el transporte de yoduro a la célula, es decir, inhibe el mecanismo de atrapamiento del yoduro.

b) El propiltiouracilo reduce la formación de hormona tiroideaEl propiltiouracilo (y otros compuestos similares, como el metimazol y el carbimazo!) impide la formación de hormona tiroidea a partir de yoduros y tirosina. El mecanismo consiste, por una parte, en bloquear la enzima peroxidasa necesaria para la yodación de la tirosina y, por otra parte, en impedir el acoplamiento de dos tirosinas yodadas para formar tiroxina o triyodotironina.

c) La concentración elevada de yoduro disminuye la actividad y el tamaño de la glándula tiroidea

Cuando los yoduros de la sangre alcanzan una concentración elevada (100 veces la cifra plasmática normal), disminuyen casi todas las actividades de la glándula tiroidea, aunque a menudo sólo durante unas semanas. El efecto consiste en una reducción del atrapamiento de yoduro, con lo que la yodación de la tirosina para formar hormonas tiroideas también decrece.

IV. ENFERMEDADES DEL TIROIDES

1. HIPERTIROIDISMO

DEFINICIÓN

Es una situación en la que se produce una cantidad excesiva de hormonas tiroideas circulantes, generalmente debido a una glándula tiroides que produce más de lo debido.

CAUSAS DE HIPERTIROIDISMO

Enfermedad de Graves (Bocio difuso tóxico).

Enfermedad en la que toda la glándula está aumentada de tamaño de forma difusa, y que asocia tres componentes clásicos: hipertiroidismo, protrusión de los ojos (exoftalmos) y lesiones de la piel. El exoftalmos puede preceder o acompañar al desarrollo de hipertiroidismo, y puede llevar a la pérdida total de visión.

Nódulos tóxicos.

La glándula tiroides a veces contiene nódulos. Un nódulo puede hacerse hiperactivo y producir un exceso de hormonas tiroideas. Si el nódulo es único, se llama adenoma tóxico, y si son muchos los nódulos hiperactivos, bocio multinodular tóxico.

Hormonas tiroideas. Una sobredosis de hormonas tiroideas puede causar hipertiroidismo.

Exceso de Yodo.

La glándula tiroides utiliza yodo para fabricar las hormonas tiroideas. Un exceso de yodo puede causar pues hipertiroidismo, sobre todo si existía un tiroides anormal previo, como p. ej. un bocio (=aumento de tamaño del tiroides). Se encuentra yodo en grandes cantidades en algunos medicamentos,

como la amiodarona (Trangorex®) que se utiliza para tratar arritmias cardíacas.

Tiroiditis.

Inflamación de la glándula tiroides, que puede ocurrir tras un embarazo o una enfemedad vírica. En ambos casos puede llevar a un estado temporal de hipertiroidismo, tras el cual el paciente suele quedarse con hipotiroidismo , es decir, con una función baja de la glándula.

2. HIPOTIROIDISMO

DEFINICIÓN

Es una situación en la que se produce una cantidad insuficiente de hormonas tiroideas circulantes, generalmente debido a una glándula tiroides que funciona por debajo de lo normal. El hipotiroidismo es la enfermedad más frecuente del tiroides, afectando a 3-5 % de toda la población.

CAUSAS DE HIPOTIROIDISMO

Falta de yodo.

En áreas del mundo donde existe deficiencia de yodo en la dieta, tales como el Congo, India, Ecuador o Chile, o en zonas montañosas remotas como los Andes y los Himalayas, puede ocurrir hipotiroidismo severo en 5-15 % de la población. Por este motivo suele añadirse yodo a la sal de mesa.

Tiroiditis.

En los países desarrollados, la causa más frecuente de hipotiroidismo es una inflamación autoinmune de la glándula tiroides, que se llama tiroiditis linfocítica crónica o tiroiditis de Hashimoto (en honor al Dr. Hakaru Hashimoto, que la describió en 1912). Esta enfermedad es 5-10 veces más frecuente en mujeres, y cursa con niveles muy altos de anticuerpos antitiroideos (como también puede ocurrir en la enfermedad de Graves). Existen otras tiroiditis, que pueden ocurrir después de un embarazo o de una enfermedad vírica, y que pueden llevar a estados transitorios de hipotiroidismo.

Tiroidectomía.

La cirugía del tiroides o su ablación con yodo radiactivo puede producir hipotiroidismo.

Fármacos.

Además de los fármacos antitiroideos, pueden producir hipotiroidismo el Litio (usado en enfermedades mentales), y paradójicamente, ciertos fármacos muy ricos en yodo, como la amiodarona (Trangorex®), usada en arritmias cardíacas.

Hipotiroidismo congénito (cretinismo).

Los niños nacidos sin glándula tiroides pueden desarrollar retraso mental y del crecimiento, salvo que la situación se detecte y se trate lo antes posible. Por ello se miden las hormonas tiroideas en sangre, de rutina, en todos los recién nacidos.

METABOLISMO DEL COBALTO

LOCALIZACIÓN/FUNCIÓN RECOMENDACIONES FUENTES

Vitamina B12 /Interviene en el metabolismo de los glúcidos. En dosis débiles acelera la

fermentación láctica y en dosis elevadas la inhibe. Formación de la

hemoglobina. Es un antagonista de la adrenalina a nivel de las terminaciones simpáticas. Tiene acción hipotensora y

vasodilatadora.

No existen cantidades recomendadas

(3 ug/día de vitamina B12)

Vitamina B12 preformada, órganos y

músculos de animales

En la sangre se encuentra en concentraciones de 1 microgramo por 100 ml, aproximadamente.

Se encuentra fundamentalmente almacenado en el hígado, pero también el páncreas es rico en cobalto.

El principal aporte de cobalto es absorbido como constituyente de la vitamina B12.

El cobalto no absorbido se excreta en las heces. Hay probablemente una excreción de cobalto urinario.

El cobalto forma parte de la vitamina B12, la cianocobalamina, que deriva de la porfirina.

El déficit de cobalto en la dieta produce un déficit de vitamina B12 que se traduce por anemia perniciosa. El aumento de cobalto ocasiona un aumento de glóbulos rojos con mucha hemoglobina, policitemia.

Metabolismo

Para ser útil a la célula, la cianocobalamina y la hidroxicobalamina deben ser convertidas en 5' desoxiadenosil y metilcobalamina, las formas coenzimáticamente activas de la cobalamina. Esto se logra por reducción y alquilación de las formas farmacológicas antes mencionadas. La cianocobalamina y la hidroxicobalamina son primero reducidas a Co2+ (cob(II)alamina) por reductasas dependientes de NADPH y NADH, que están presentes en las mitocondrias y los microsomas. Durante esta reducción, el cianuro y el hidroxilo son desplazados del metal. Una parte de las cob(II) alaminas son reducidas en la mitocondria a la forma intensamente reducida Co+ (cob(I)alamina), la cual es alquilada por el ATP para formar 5' desoxiadenosilcobalamina en una reacción en la que la porción 5' desoxiadenosil del ATP es transferida a la cobalamina y los 3 fosfatos son liberados como trifosfato inorgánico. El resto de la cobalamina se une a la N5 metil-tetrahidrofolato-homocisteína metil transferasa citosólica, donde es convertida en metil cobalamina.

Cualquier alteración en estos pasos metabólicos puede producir defectos hereditarios del metabolismo de la vitamina B12

caracterizados por homocistinuria, aciduria metil malónica o ambos.

ENFERMEDADES POR DEFICIENCIA DE COBALTO

1. ANEMIA PERNICIOSA

Definición:

La anemia es una condición en la cual los glóbulos rojos no están suministrando el oxígeno adecuado a los tejidos corporales. Existen muchos tipos y causas de anemia. (Ver el artículo general sobre anemia).

La anemia perniciosa es un tipo de anemia megaloblástica causada por la carencia de factor intrínseco, una sustancia que se requiere para absorber la vitamina B12 del tracto gastrointestinal. Esta vitamina a su vez es necesaria para la formación de los glóbulos rojos.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

El factor intrínseco es una proteína ligadora que es necesaria para la absorción de la vitamina B12 y cuando las secreciones gástricas no tienen suficiente factor intrínseco, esta vitamina no se absorbe de manera adecuada, ocasionando así la anemia perniciosa.

Debido a que la vitamina B12 es necesaria para que las células nerviosas y sanguíneas funcionen de manera apropiada, la anemia perniciosa ocasiona una amplia variedad de síntomas, incluyendo fatiga, dificultad para respirar, sensación de hormigueo, dificultad para caminar y diarrea.

Otras causas de reducciones en el nivel de factor intrínseco (y por lo tanto de anemia perniciosa) incluyen mucosa gástrica atrófica, autoinmunidad contra células parietales gástricas y autoinmunidad contra el factor intrínseco.

La ausencia del factor intrínseco en sí es la causa más común de deficiencia de la vitamina B12. Dicho factor es producido por las células del interior del estómago. En adultos, la incapacidad de

producir factor intrínseco puede ser el resultado de gastritis crónica o de una gastrectomía. El inicio de la enfermedad es lento y puede extenderse durante décadas.

En muy raras ocasiones, se descubre bebés y niños han nacido sin la capacidad de producir factor intrínseco efectivo. Esta forma de anemia perniciosa congénita se hereda como un trastorno autosómico recesivo (se necesita un gen defectuoso de ambos padres para adquirirlo). Sin embargo, con más frecuencia la anemia megaloblástica en los niños es el resultado de otras causas de deficiencia de vitamina B12 u otras deficiencias vitamínicas.

Aunque se puede presentar una forma juvenil de la enfermedad en los niños, la anemia perniciosa por lo general no aparece antes de los 30 años de edad y el promedio de edad en el momento del diagnóstico es de 60 años. En efecto un estudio reciente reveló que casi el 2 por ciento de los individuos mayores de 60 años sufrían de anemia perniciosa. Además, las mujeres estaban levemente más afectadas que los hombres. La enfermedad puede afectar a todos los grupos raciales, pero la incidencia es mayor entre personas con descendencia escandinava o europea nórdica.

Los factores de riesgo son: antecedentes familiares de anemia perniciosa, ascendencia de Escandinavia o de Europa nórdica y antecedentes de enfermedades endocrinas autoinmunes. La anemia perniciosa se ve en asociación con algunas enfermedades endocrinas autoinmunes, tales como diabetes tipo 1, hipoparatiroidismo, enfermedad de Addison, hipopituitarismo, disfunción testicular, enfermedad de Graves, tiroiditis crónica, miastenia gravis, amenorrea secundaria y vitiligo.

METABOLISMO DEL FOSFORO

El fosfato se encuentra en el ATP, monofosfato de adenosina ciclico ( cAMP), 2,3- difosfoglicerato, muchas proteínas y otros compuestos vitales del cuerpo. La fosforilación y la desfosforilación de las proteínas forman parte de la regulación de la función celular (capitulo 1). Por tanto no es sorprendente que el metabolismo del fosfato esté bajo un control estricto. El fósforo corporal total es de 500 800g ( 16.1 a 25.8 mol ), y de 85 a 90 % del total está en el esqueleto. El fósforo plasmático total es de 12 mg / dL, de los cuales dos tercios están en compuestos orgánicos y el resto fósforo inorgánico (Pi), casi como todo PO4 -3, HPO4

2- y H2PO4- .

La cantidad de fósforo que entra en el hueso en condiciones normales es de unos 3 mg (97umol /kg / día ), con una cantidad similar que sale de él mediante la reabsorción.

El fósforo inorgánico (Pi) del plasma se filtra en los glomérulos renales y de 85 s 90 % del mismo se reabsorbe. El transporte activo

en el túbulo proximal realiza la mayor parte de la absorción, sobre el que la PTH ejerce una inhibición potente.El fósforo inorgánico se absorbe en el duodeno y el intestino delgado tanto por transporte activo como por difusión pasiva. Sin embargo, a diferencia de la absorción del Ca2+ , la del Pi mantiene una proporción lineal con la ingesta dietética. Muchos estímulos que aumentan la absorción de Ca+2, incluido el 1,25 dihidroxicolecalciferol, también intensifican la absorción de fósforo inorgánico.

La proporción de este mineral necesaria para el ser humano se equilibra con la de calcio pero dependerá de la edad, así, los lactantes demandan 200 mg. diarios, 900 mg. en época de crecimiento y 700 mg. una vez alcanzada la adultez.

Las alteraciones que produce una cantidad escasa o excesiva de fósforo se refieren por ejemplo a la debilidad muscular, las alteraciones óseas, el raquitismo, afecciones intestinales, hiperparatiroidismo, glomerculonefritis o tetaina.

I. FUNCIONES:

EL fósforo existe en todas las células del organismo pero la mayor parte da el (aproximadamente el 80% del total) se encuentra combinado en el calcio en los huesos y en los dientes. Aproximadamente el 10 % se halla en combinación con proteínas, con lípidos y carbohidratos y en otros compuestos en la sangre y en el músculo. El 10 % restante esta ampliamente distribuidos en diversos compuestos químicos.

Los fosfatos, sus funciones de transporte de energía y formación de intermediarios en le catabolismo, contribuyen de modo importante a la composición iónica de las células donde forman cerca de 110 mEq/1. que se oponen a los cationes correspondientes; en los líquidos extracelulares su concentración es muy baja, alrededor de 2 m Eq/1. tanto en liquido intersticial como al plasma.

Como fosfato inorgánico ayuda a la regulación ácido básico y aunque su concertación es relativamente pequeña en los líquidos intersticial y plasmático, su utilidad depende de que forma un eficiente sistema amortiguador. Sus principales funciones son las de ayudar al transporte de energía formar intermediarios de los mecanismos de degradación de las

distintas sustancias, y constituir parte esencial de los fosfolípidos y diversas proteínas, así como de las sales que constituyen la mayor parte del hueso.

II. METABOLISMO:

El metabolismo del fósforo se halla en gran parte relacionado con el del calcio que se acaba de describir. La relación Ca: P en la dieta afecta la elaboración y la extracción de estos elemento.Si se administra cualquiera de estos elementos en exceso, aumenta la extracción óptima es de 1: 1 cuando el aporte del vitamina D es adecuado.

Un aumento en el metabolismo de los carbohidratos, como suceda durante la absorción de ellos, se compaña de una disminución temporal de los fosfatos del suero. Una disminución semejante puede ocurrir durante la absorción de algunas grasas. En la diabetes mellitas hay una concentración mayor de fósforo orgánico en le suero.Al igual que el calcio el dosaje en suero sirve como auxilio en el diagnostico de raquitismo, hiper e hipotiroidismo, y padecimiento renal grave.

La mayor parte del fósforo del organismo (unos 600 g) se encuentra como fosfato inorgánico. El 70% del fosfato en plasma y la mayoría del celular se encuentracomo fosfato orgánico. Constituye, junto con el calcio, la fase mineral del hueso, representando éste el 85% del total del fósforo del organismo. Un 10% del fosfato en plasma circula unido a proteínas, siendo por tanto la mayoría ultrafiltrable. La diferencia de concentración entre el fosfato intracelular y extracelular es de unas dos veces, por ello no es necesario un mecanismo de regulación tan fino como en el caso del calcio.

ABSORCIÓN INTESTINAL DE FOSOFORO

Es similar a la reseñada para el calcio, siendo estimulada por la vitamina D, si bien en condiciones fisiológicas la absorción neta de fosfato es más lineal con el contenido dietético de fósforo. Su absorción se ve dificultada cuando se forman quelatos con cationes, como el calcio o el aluminio.

MANEJO RENAL DEL FOSFATO

La mayoría del fosfato es ultrafiltrable pero se reabsorbe más del 85% del fosfato ultrafiltrado, fundamentalmente en el túbulo

proximal vinculado al transporte Na/K y a un cotransporte Na/P. La PTH es el principal regulador de la eliminación final de fosfatos, inhibiendo la reabsorción tubular; la vitamina Dtiene un efecto similar, pero menos marcado. Además, la fosfaturia depende de forma directa del contenido dietético en fosfatos. Junto al valor absoluto del fosfato en orina es útil evaluar la reabsorción tubular de fosfatos: 1- (P en orina x Cr en suero/P sérico x Cr en orina), que ofrece una medida del efecto de la PTH sobre el manejo tubular de fosfatos; el valor normal es 0,88. Cuando la función renal disminuye por debajo de 25 ml/min, el mecanismo compensador de incrementos de PTH no es suficiente, la eliminación de fosfatos es incompleta y se produce hiperfosforemia.

FOSFATO OSEO

El hueso es el principal depósito de fosfato del organismo aunque, por la gran biodisponibilidad del fósforo dietético, no juega el papel de reserva biológicamente indispensable que tiene en el caso del calcio. Las entradas y salidas del fosfato en el tejido óseo van en paralelo con las comentadas para el calcio, siendo necesaria una adecuada concentración de fosfato sérico para que se produzca una acertada mineralización. Cuando los niveles de fosfato descienden por debajo de 1,5-2 mg/dl se producen trastornos de mineralización (raquitismos hipofosfatémicos).

BALANCE GENERAL DE FOSFATOS

Si bien el esquema general es similar al referido para el calcio, con el fosfato la principal regulación se establece entre la ingesta y las pérdidas renales. Niveles elevados de fosfato en sangre estimulan la secreción de PTH (promovería su eliminación renal) e inhiben la 1-alfa-hidroxilasa renal (disminuirían lasíntesis de calcitriol y, por tanto, su absorción intestinal y su reabsorción renal).Por sus mecanismos hormonales de regulación, la calcemia y la fosfatemia tienden a moverse en sentido opuesto, manteniendo un producto constante, excepto cuando existe un déficit en el sistema de la vitamina D o destrucción ósea masiva, en los cuales pueden observarse hipocalcemia con hipofosforemia e hipercalcemia con hiperfosforemia, respectivamente.

Regulación De La Excreción Renal De Fosfato

La excreción de fosfato por los riñones está controlada fundamentalmente por un mecanismo de desbordamiento que puede explicarse de la siguiente forma: los túbulos renales tiene un trasporte máximo normal para la reabsorción de

fosfato de alrededor de 0.1 mM / mim. Cuando la cantidad es superior, el exceso se excreta. Por tanto, el fosfato comienza a aparecer en la orina cuando su concentración en el liquido extracelular supera un umbral de alrededor de 0.8 m M / L, equivalente a una carga tubular de fosfato de aproximadamente 0.1 mM / min., siempre que la TFG sea de 125mL / min. Como muchas personas ingieren grandes cantidades de fosfato con los productos lácteos y con la carne, la concentración de fosfato suele mantenerse por encima. De 1 mm / L, nivel que conlleva una excreción continua en la orina. Los cambios de la reabsorción tubular de fosfatos pueden influir también en su excreción. Por ejemplo, una alimentación con poco fosfato puede con el tiempo, aumentar el transporte reabsortivo máximo del fosfato, reduciendo así se tendencia a pasar la orina.

La PTH puede desempeñar un papel importante en la regulación de la concentración de fosfato a través de dos efectos 1 la PTH favorece la resorción ósea, lo que hace que grandes cantidades de iones fosfato pasen al líquido extracelular procedentes de las sales óseas, y 2 la PTH reduce el transporte máximo de fosfato en los túbulos renales, por lo que una gran proporción de del fosfato tubular se pierde en la orina. De esta forma, siempre que aumenta la PTH plasmática, disminuye la reabsorción tubular tubular de fosfato y aumenta la cantidad excretada.

EXCRECIÓN DE CALCIO EXCRECIÓN DE CALCIO

Hormona paratifoidea (PTH) Hormona paratifoidea (PTH)

Volumen del líquido extracelular Volumen del líquido extracelular

Presión arterial Presión arterial

Fosfato plasmático Fosfato plasmático

Acidosis metabólica Alcalosis metabólica

Vitamina D3

METABOLISMO DEL HIERRO

El hierro (Fe) es el cuarto elemento más abundante en la tierra después del oxígeno, el silicio y el aluminio Es un oligoelemento

ampliamente distribuido en la naturaleza y que en el organismo desempeña funciones vitales, puesto que participa prácticamente en todos los procesos de óxido-reducción. Este elemento se encuentra formando parte esencial de las enzimas del ciclo de Krebs, en la Respiración celular y como transportador de electrones en los citocromos. A su vez, está presente en numerosas enzimas involucradas en el mantenimiento de la integridad celular, tales como catalasas, peroxidasas y oxigenasas.

Este micronutriente cumple un rol esencial en el transporte de oxígeno, ya que se combina con proteínas para formar la hemoglobina, forman parte de las células sanguíneas que transportan oxígeno a los distintos tejidos del organismo. También forma parte de la mioglobina que es la responsable del color rojo de los músculos y del almacenamiento de oxígeno por los mismos.La deficiencia de Fe constituye uno de los trastornos nutricionales de mayor extensión a nivel mundial. Sobre todo en países en vías de desarrollo y en poblaciones de menor recurso económico, aunque dicha enfermedad está presente en todos los niveles sociales.

I. METABOLISMO DEL HIERRO

El hierro en el organismo puede ser clasificado como: (1) Esencial, ya que esta asociado a componentes que tienen roles fisiológicos específicos, y (2) De almacenamiento, el cual parece que regula la homeostasis del Fe y provee de reserva.Los componentes esenciales incluyen la hemoglobina, en la que la porción hemo participa en el transporte de Fe desde los pulmones hacia los tejidos, enzimas mitocondriales que utilizan Fe, que son esenciales para la producción oxidativa de energía celular, y la mioglobina del músculo. El compartimento de almacenamiento está constituido por la ferritina y la hemosiderina.

El contenido total de hierro de un individuo sano es aproximadamente de 3,5 a 4 g en la mujer y de 4 a 5 g en el hombre. En individuos con un estado nutricional óptimo alrededor del 65 % se encuentra formando parte de la hemoglobina, el 15 % está contenido en las enzimas y la mioglobina, el 20 % como hierro de depósito y solo entre el 0,1 y 0,2 % se encuentra unido con la transferrina como hierro circulante (fig. 1).

Fig. 1. Distribución del hierro en el organismo.

La circulación del hierro, entre esencial y de reserva, se produce a través de un ciclo prácticamente cerrado y muy eficiente. Del total del hierro que se moviliza diariamente, sólo se pierde una pequeña proporción a través de las heces, la orina y el sudor. La reposición de esta pequeña cantidad se realiza a través de la dieta, a pesar de que la proporción de hierro que se absorbe de los alimentos es muy baja, entre 1 y 2 mg (aproximadamente el 10% de la ingesta total). La absorción de Fe dietético es a través de enterocitos duodenales, el que posteriormente circula en el plasma unido a la transferrina. La mayor parte del hierro en el cuerpo esta conformando la hemoglobina en precursores de eritrocitos y en células rojas ya maduras. Aproximadamente de un 10 a 15% está presente como mioglobina en el músculo y en otros tejidos formando parte de enzimas y citocromos. El hierro se almacena principalmente en células del hígado y en los macrófagos del sistema retículo endotelial. Estos macrófagos proporcionan la mayoría del hierro que es reutilizable para la síntesis de hemoglobina en la médula ósea (Fig. 2).

Figura 2. Ciclo del hierro en el ser humano. Distintas vías que toma este metal en nuestro organismo.

II. Absorción

En un individuo normal, las necesidades diarias de hierro son muy bajas en comparación con el hierro circulante, por lo que sólo se absorbe una pequeña proporción del total ingerido.En especies monogástricas, la absorción de hierro es afectada por (a) la edad y el nivel de Fe en el cuerpo, (b) las condiciones del tracto gastrointestinal, particularmente en el duodeno, (c) la cantidad y forma química del hierro ingerido y (d) la cantidad y proporción en la dieta de otros metales y compuestos con los que el hierro interactúa.Dentro de estos factores, es de gran importancia el tipo de compuesto químico de hierro presente en la dieta, en dependencia de lo cual van a existir 2 formas diferentes de absorción: la del hierro hem y la del hierro no-hem.

Figura 3. Estructura química del heme o ferroprotoporfirina 9 (a). La misma estructura,sin el hierro en el centro, es la proporfirina 9 (b).

El hem, pertenece a la familia de las porfirinas y las porfirinas son tetrapirroles. Ésta forma química de hierro está presente en la carne como hemoglobina y mioglobina, y también fomando parte de los citocromos, mientras que el hierro no-hem lo encontramos como hidróxido de hierro, sales de hierro o proteínas férricas. Ésta forma de hierro la encontramos en vegetales, productos lácteos y representa la mayor parte del hierro de la dieta.

• Absorción del hierro no-hem: el hierro inorgánico por acción del ácido clorhídrico del estómago pasa a su forma reducida, hierro ferroso (Fe 2+), que es la forma química soluble capaz de atravesar la membrana de la mucosa intestinal .La absorción del hierro no-hem depende de la solubilidad en la parte alta del intestino delgado, y de cómo los otros elementos provenientes de la dieta afecta la solubilidad del metal. También, la absorción del hierro no-hem es proporcional a la cantidad de inhibidores y potenciadores de la

solubilidad. Dentro de los potenciadores de la absorción, también llamados agentes reductores dietarios o Dietary ReducingAgents (DRA), tenemos el ácido ascórbico, el ácido cítrico, los cuales formanquelatos de hierro de bajo peso molecular, facilitando así la absorción del metal enel duodeno. Este efecto de los agentes dietarios se ve facilitado por el citocromo B duodenal. Inversamente, la absorción de hierro es inhibida por fitatos y taninos. Los fitatos están presentes principalmente en el trigo y otros cereales, mientras que los taninos son frecuentes en el té.

La absorción del hierro ocurre principalmente en el duodeno y parte superior del yeyuno. La membrana de la mucosa intestinal tiene la facilidad de atrapar al hierro y permitir su paso al interior de la célula, debido a la existencia de un receptor específico en la membrana (DMT1). Una vez que el hierro entra a la célula, la ceruloplasmina se encarga de oxidar el Fe+2 a Fe+3, para que así sea captado por la apotransferrina, que se transforma a transferrina. El hierro que excede la capacidad de transporte intracelular es depositado como ferritina, de la cual una parte puede ser posteriormente liberada a la circulación.

• Absorción del hierro hemo: Este tipo de hierro atraviesa la membrana celular como una metaloporfirina intacta, una vez que las proteasas endoluminales o de la membrana del enterocito hidrolizan la globina. Los productos de esta degradación son importantes para el mantenimiento del hemo en estado soluble, con lo cual garantizan su disponibilidad para la absorción. En el citosol del enterocito, la hemoxigenasa libera el fierro de la estructura tetrapirrólica y pasa a la sangre como hierro inorgánico, aunque una pequeña parte del hemo puede sertransferido directamente a la sangre portal.

Aunque el hierro hem representa una pequeña porción del hierro total de la dieta, su absorción es mucho mayor (20 – 30%) y está menos afectada por los componentes de ésta No obstante, al igual que la absorción del hierro no-hem, la absorción del hem es favorecida por la presencia de carne en la dieta, posiblemente por la contribución de ciertos aminoácidos y péptidos liberados de la

digestión, que lo mantienen soluble y por lo tanto, disponible para la absorción. Se habla que la absorción del hierro hem es ayudada o potenciada por un “factor carne”, que aún no esta del todo elucidado. Sin embargo, el ácido ascórbico tiene poco efecto sobre la absorción del hemo. Por su parte, el calcio disminuye la absorción de ambos tipos de hierro por interferir en la transferencia del metal a partir de la célula de la mucosa, no así en su entrada a ésta.

El enterocito desempeña un papel central en la regulación de la absorción de hierro, debido a que los niveles intra-celulares adquiridos durante su formación determinan la cantidad del mineral que entra a la célula El hierro del entericito ingresa a la circulación de acuerdo con las necesidades, y el resto permanece en su interior hasta su descamación. De este modo, las células de la mucosa protegen al organismo contra la sobrecarga de Fe proveniente de los alimentos, al almacenar el exceso del mineral como ferritina, que es posteriormente excretada durante el recambio celular normal.

III. TRANSPORTE

El hierro es transportado por la transferrina, que es una glicoproteína sintetizada en elç hígado y transporta el hierro en estado férrico (Fe+3). Esta proteína toma el hierro liberado por los macrófagos producto de la degradación de los glóbulos rojos o el procedente de la mucosa intestinal proveniente de la dieta, se ocupa de transportarlo y hacerlo disponible a los tejidos que lo requieren. La transferrina tiene dos sitios de enlace. Los sitios ubicados cerca del C-terminal y N-terminal tienen gran afinidad por el Fe 3+. Sin embargo, el N-terminal también podría unirse a otros metales como: Cr, Cu, Mn, Cd, Zn y Ni.

Se le denomina apotransferrina a la proteína que no contiene hierro, transferrinamonoférrica cuando contiene un átomo de Fe y diférrica cuando contiene dos átomos.Cuando todos los sitios de transporte están ocupados se habla de transferrina saturada y corresponde con alrededor de 1,41 μg/mg de transferrina. En condiciones fisiológicas, la concentración de transferrina excede la capacidad de unión necesaria, por lo que alrededor de dos tercios de los sitios de unión están desocupados. En el caso de que toda la transferrina este saturada, el hierro que se absorbe no es fijado y se deposita en el hígado.

Del total de hierro transportado por la transferrina, entre el 70 y 80% es captado por las células eritropoyéticas y el resto es captado por lo tejidos para la síntesis de citocromos, mioglobina, peroxidasas, y otras enzimas y proteínas que lo requieren como cofactor.

Todos los tejidos y células poseen un receptor específico para la transferrina, a través de cuya expresión en la superficie celular, regulan la captación del hierro de acuerdo con sus necesidades. La concentración de estos receptores es máxima en los eritroblastos (80 % del total de los receptores del cuerpo), que son los progenitores nucleados de los hematíes, donde el hierro es captado por las mitocondrias para ser incluido en las moléculas de protoporfirina durante la síntesis del grupo hem. A medida que se produce la maduración del glóbulo rojo, la cantidad de receptores va disminuyendo, debido a que las necesidades de hierro para la síntesis de la hemoglobina son cada vez menores. El receptor de la transferrina es una glicoproteína constituida por 2 subunidades, unidas por un puente disulfuro. Cada subunidad posee un sitio de unión para la transferrina.

Estos receptores se encuentran anclados en la membrana a través de un dominio transmembrana, que actúa como péptido señal interno (Pomka, 1999) y poseen además un dominio citosólico. Se ha observado la presencia de moléculas de receptor circulando en el plasma sanguíneo, que son incapaces de unir transferrina, puesto que carecen de sus porciones transmembranosa y citosólica; a estos receptores se les conoce como receptor soluble. No obstante su incapacidad de unir transferrina, se ha encontrado una relación directa entre la concentración de receptor circulante y el grado de eritropoyesis, así en la deficiencia de hierro hay un aumento de la concentración de receptores soluble.

El receptor de transferrina desempeña un papel fundamental en el suministro de hierro a la célula, puesto que la afinidad del receptor por el complejo hierro-transferrina al pH ligeramente alcalino de la sangre, depende de la carga de hierro de la proteína. La afinidad máxima se alcanza cuando la transferrina está en su forma diférrica.

Figura 5. Ciclo de la Transferrina.

El complejo hierro-transferrina-receptor es internalizado en la célula a través de unproceso de endocitosis. El cambio del pH ligeramente alcalino al pH ácido delendosoma provoca un cambio en la estabilidad del complejo que ocasiona la disociación espontánea de los átomos de hierro; por su parte, la transferrina se mantiene unida al receptor hasta que un nuevo cambio de pH, en sentido contrario, al nivel de la membrana, provoca la ruptura del complejo y la consiguiente liberación de la transferrina que queda nuevamente disponible para la captación y transporte del hierro circulante.

La liberación dentro de la célula del hierro unida a la transferrina es secuencial. La primera molécula es liberada por el pH ácido del citosol, mientras la segunda requiere ATP para su liberación.

Factores que afectan la absorción de hierro

El enterocito desempeña un papel central en la regulación de la absorción de hierro, debido a que los niveles intra-celulares adquiridos durante su formación determinan la cantidad del mineral que entra a la célula. El hierro del enterocito ingresa a la circulación de acuerdo con las necesidades, y el resto permanece en su interior hasta su decamación. De este modo, las células mucosas protegen al organismo contra la sobrecarga de hierro proveniente de los alimentos, al almacenar el exceso del mineral como ferritina, que es posteriormente excretada durante el recambio celular normal.

La absorción de hierro puede ser ajustada dentro de ciertos límites para cubrir los requerimientos de este metal. De este modo, condiciones como la deficiencia de hierro, la anemia, la hipoxia, conllevan un aumento en la absorción y capacidad de transporte, aunque es bueno destacar que el incremento en la absorción de hierro hemo es de menor proporción, debido posiblemente a que la superficie absortiva de la célula intestinal no reconoce al hemo como hierro, por lo que el incremento de su absorción se deberá solamente a la pérdida de la saturación de los receptores dentro de la célula y en las membranas basolaterales.

La absorción del hierro puede ser también afectada por una serie de factores intraluminales como la quilia gástrica, el tiempo de tránsito acelerado y los síndromes de malabsorción. Además de estos factores, existen sustancias que pueden favorecer o inhibir la absorción. Así por ejemplo, el hierro hemo proveniente de las carnes y los pescados es más fácil de absorber que el hierro inorgánico de los vegetales, los que en muchos casos, contienen concentraciones más elevadas del metal. Sin embargo, la adición de pequeñas

porciones de carnes o pescados puede aumentar la absorción del hierro presente en los vegetales, fundamentalmente por su contenido de aminoácidos. Existen además otras sustancias que favorecen la absorción de hierro, como son los agentes reductores, especialmente el ácido ascórbico.

Entre los inhibidores de la absorción de hierro tenemos la ingesta crónica de alcalinos, fosfatos, fitatos y taninos. La absorción disminuye proporcionalmente con el volumen de té o café consumidos, así se ha determinado que en presencia de té la absorción de este mineral disminuye hasta el 60 % mientras que en la de café la absorción se reduce hasta el 40 %.

Por su parte los fitatos (hexafosfatos de inositol) que se localizan en la fibra del arroz, el trigo y el maíz, y la lignina de las paredes de las células vegetales, constituyen potentes inhibidores de la absorción de hierro, debido a la formación de quelatos insolubles. En este sentido, se ha calculado que de 5 a 10 mg de fitatos pueden reducir la absorción del hierro no hemo a la mitad, lo que puede ser evitado por el consumo de pequeñas cantidades de carne y vitamina C que impiden la formación de estos quelatos, lo que provoca un aumento de la absorción aún en presencia de los inhibidores de ésta. El contenido de sustancias favorecedoras e inhibidoras de la absorción va a determinar la biodisponibilidad del hierro presente en la dieta.

El conocimiento de los mecanismos que regulan la absorción de hierro permite determinar el valor nutricional de los alimentos y la forma de mejorar su biodis-ponibilidad, pero también permite seleccionar apropiadamente los compues-tos de hierro mejores y más seguros que respeten el papel regulador de la mucosa intestinal

IV. DEFICIENCIA DE HIERRO

El signo más común de deficiencia de hierro es una anemia microcítica2 e hipocrómica3, la cual es caracterizada por glóbulos rojos de menor tamaño que lo normal y hemoglobina bajo los rangos normales. La anemia por deficiencia de hierro es un problema común en animales recién nacidos debido a una ineficiente transferencia de hierro a nivel placentario y mamario.La anemia por deficiencia de hierro en humanos es más común en niños y en algunas mujeres en edad fértil, debido a las grandes pérdidas de sangre durante la menstruación. La pérdida menstrual va de 16 a 32 mg de Fe durante el ciclo o de 0,5 a 1 mg/día, más entre un 0,5 a 1 mg/día, correspondiente a la normal excreción de hierro que ocurre en el organismo. Así, las pérdidas de Fe en una mujer adulta pueden ser el doble que un hombre en el mismo rango de edad. Muchas encuestas indican que la anemia por deficiencia de hierro en humanos es la principal enfermedad a nivel mundial; en algunos países entre el 30 y 50% de la población se ve afectada.

La deficiencia de hierro es clínicamente caracterizada por un bajo crecimiento, un visible blanqueamiento de las mucosas, incremento en la tasa de respiración, una menor resistencia a infecciones y cuando es muy severa, alta mortalidad. Estas manifestaciones van acompañadas de una progresiva disminución del hierro de reserva.

El agotamiento del hierro de reserva y la reducción de la concentración de hemoglobina, están precedidas, acompañadas, o seguidas por reducciones en el contenido de hierro en otros componentes funcionales en los tejidos. La naturaleza y grado de estas variaciones, dependen de la especie animal, de la severidad y la duración de la deficiencia. En cerdos con deficiencia de hierro, el contenido de mioglobina y las actividades del citocromo-c, en las que participa el Fe, se reducen mucho, mientras que en perros, las enzimas de la mioglobina y del hierro son encontradas normales frente a una deficiencia del metal. En pollos deficientes, los valores de la hemoglobina son reducidos más temprano que la mioglobina del músculo o del citocromo –c y la actividad de la succino-deshidrogenasa, mientras que en ratas, cerdos y terneros tienen una mayor reducción en la actividad de la catalasa de la sangre que en la hemoglobina. La significancia funcional de éstos cambio bioquímicos es incierta y su valor de diagnóstico es claramente limitado.

Esta disminución en las reservas de hierro, lleva a una clasificación de los estadios de la deficiencia, que van desde leve a grave:

• Disminución de los depósitos de hierro: esta disminución se mide a través de la reducción de la ferritina sérica. Este estadio no se asocia con consecuencias fisiológicas adversas, pero presenta una vulnerabilidad mayor en relación con el balance marginal de Fe a largo plazo que podría progresar hacia una deficiencia más grave. Cuando los depósitos de hierro están bajos, se produce un aumento de su absorción que suele ayudar a que la enfermedad avance a estados más graves.

• Alteraciones bioquímicas: se refleja una ausencia de hierro suficiente para la producción normal de hemoglobina y de otros compuestos esenciales, aunque aún sin anemia franca. Es típico encontrar una disminución de la saturación de la transferrina o un aumento de la protoporfina, del receptor de la transferían sérica o de la amplitud de distribución de los hematíes. En esta instancia aún la concentración de hemoglobina no es tan inferior como para ser considerada como anemia, este estadio suele llamarse ferropenia sin anemia.

• Anemia ferropénica: su gravedad dependerá de la concentración de hemoglobina. Se define como una anemia ferropénica leve a

niveles de hemoglobina situada en 10 g/l del límite inferior de la normalidad y de una anemia grave a concentraciones de hemoglobina menor a 70 g/l, según laOrganización Mundial de la Salud.

METABOLISMO DEL CROMO

El cromo se encuentra en carnes y vísceras, en la levadura de cerveza y en los cereales integrales. Su carencia produce menor tolerancia a la glucosa bucal, neuropatía periférica, balance negativo de nitrógeno, menor cociente respiratorio y adelgazamiento. A su vez puede ocasionar diabetes en edades adultas, enfermedades coronarias y retardos de crecimiento.

El cromo es el elemento número 21 en cuanto a abundancia sobre la corteza terrestre, y su contenido promedio en el suelo es de alrededor de 100 mg/kg. Aunque éste existe en varios estados de oxidación, el cero, el trivalente y el hexavalente son los estados más importantes en el medio ambiente y los productos comerciales. Casi todo el cromo presente en la naturaleza está en la forma trivalente como Cr3+ y se le encuentra en la mayoría de los materiales

biológicos, asociado fuertemente con proteínas, ácidos nucleicos y en una variedad de ligandos de baja masa molar (se han encontrado concentraciones muy altas en fracciones de nucleoproteínas).

El cromo (Cr) es un elemento mineral esencial que ha recibido atención considerable ya que se le atribuyen algunos efectos benéficos sobre la función biológica del ser humano. El cromo químicamente existe en varios estados de oxidación desde -2 hasta +6. Los estados de oxidación más estables son el trivalente (+3) y el hexavalente (+6). El Cr+3 es la forma con más estabilidad química y se enlaza a ligandos que contienen nitrógeno, oxígeno o radicales sulfuro, formando complejos octaédricos; por su parte, el Cr+6 es tóxico para el organismo.La cantidad de ingesta del cromo es de 50 a 200 μg/día y su contenido en los alimentos es variable Se absorbe en el intestino delgado, especialmente en el yeyuno. El mecanismo de absorción no se conoce con precisión, se cree que es por difusión o por una proteína transportadora. Aminoácidos como la metionina y la histidina, así como la vitamina C, favorecen la absorción del cromo, en tanto los fitatos y los antiácidos la inhiben.

En el cuerpo humano los órganos que almacenan altas cantidades de cromo son el riñón, hígado, músculo, bazo, corazón, páncreas y hueso. Se excreta principalmente por el riñón y en menor cantidad en el sudor, heces y en el cabello.

El transporte de los iones de cromo se lleva a cabo mediante la proteína transferrina como respuesta a incrementos en las concentraciones de insulina plasmática. La acción primaria del cromo como complejo cromo-cromodulina es mediante un sistema de autoamplificación de la señal de la insulina por la activación de la región tirosinacinasa en la subunidad beta del receptor de insulina, la cual modifica la captura de la glucosa y el metabolismo de los lípidos.

El mecanismo de acción propuesto para la activación de la región tirosinacinasa en el receptor de insulina como respuesta a la insulina, comienza con la unión de la insulina a su receptor que permite la entrada del cromo existente en la sangre a las células dependientes de insulina; dentro de la célula, el cromo se une a la apocromodulina (forma inactiva de la cromodulina porque no tiene iones cromo) y se convierte en cromodulina, la cual se une al receptor de insulina y activa la cascada de las cinasas.

Se considera un elemento traza esencial en humanos y animales y tiene una función importante en el metabolismo de la insulina, como factor de tolerancia a la glucosa (FTG). Su deficiencia provoca un deterioro del metabolismo de la glucosa debido a la mala eficiencia de la insulina. Cuando hay deficiencia de este elemento aparecen síntomas parecidos a los ocasionados por la diabetes y enfermedades cardiovasculares El deterioro de la tolerancia a la glucosa es el primer síntoma de esta deficiencia en animales de experimentación y es posible que sea una de las causas de la intolerancia a la glucosa en los humanos.

La función del cromo de mantener normal la tolerancia a la glucosa en ratas de laboratorio fue establecida desde 1959. Este descubrimiento se basó en observaciones en ratas alimentadas con dietas purificadas y que contenían todos los nutrientes esenciales conocidos hasta esa fecha. Durante esa investigación se identificó como agente activo al cromo trivalente, el cual en cantidades de microgramos y en la forma de ciertos complejos inorgánicos prevenía y curaba el deterioro de la tolerancia a la glucosa en animales de laboratorio. Estos experimentos sugirieron que el cromo actuaba en el primer paso del metabolismo de los azúcares, en el transporte de las células donde la insulina también ejerce su acción primaria.

La concentración en sangre varía de acuerdo al nivel nutricional de las personas, por lo que se informan concentraciones entre 0,16 µg/L y 0,73 µg/L de cromo, con una distribución igual en las células rojas

y el plasma, pero los valores de este elemento en los eritrocitos se relacionan con las exposiciones ocupacionales, por lo que se recomienda realizar las determinaciones de cromo en plasma y en suero sanguíneo. Según el Centro de Investigación en Cáncer, se recomienda una concentración en sangre < 0,5 µg/L y varios estudios en suero han encontrado de 0,67-0,83 µg/L en personas sanas y 0,22-0,36 µg/L en diabéticos.

Algunos alimentos que pueden proporcionar concentraciones altas de cromo en sangre son los cereales integrales, el bróculi, las vainicas, y algunas cervezas y vinos. Las dietas inadecuadas bajas en cromo son aquellas ricas en frutas, vegetales y granos lo mismo que en azúcares simples. En productos alimenticios, se encuentra desde una concentración de µg/kg hasta 0,5 µg/kg y está presente en la mayoría de los alimentos.(Cuadro 1)

Un estrés crónico puede alterar los requisitos de los micronutrientes como el cromo. El exceso de glucosa, el consumo de dietas ricas en azúcares simples, la lactancia, diferentes infecciones, el trauma físico y el ejercicio agudo se consideran como un estrés que altera el metabolismo de cromo en humanos. Las pérdidas de cromo en la orina pueden utilizarse como una medida de la respuesta del organismo al estrés, ya que una vez que el cromo se moviliza como respuesta a ese estrés, no es reabsorbido por los riñones y se pierde en la orina. Por el contrario un estudio señaló que el suplemento de cromo en períodos de estado basal (sin estrés) no tuvo ningún efecto. (Cuadro 2)

Actualmente el cromo no ha sido aceptado en los profesionales de medicina como una modalidad terapéutica para la diabetes a pesar de la gran evidencia que existe del papel de este elemento en la prevención o retraso del deterioro de la tolerancia a la glucosa en personas mayores y con diabetes y que potencializa la acción de la insulina. No se incluye en el programa de prevención de la diabetes en los Estados Unidos, cuyo costo es de 150 millones de dólares por año, y está auspiciado por el Instituto Nacional de Salud NIH.. Actualmente se le considera como un suplemento nutricional alternativo al tratamiento médico y sería un candidato ideal para incluirlo en los programas de prevención de la diabetes, ya que se ha demostrado en los diferentes estudios realizados, que sus efectos se pueden evaluar en ensayos clínicos estandarizados.

I. CROMO Y DIABETES MELLITUS

La diabetes mellitus es un desorden metabólico que se caracteriza por una hiperglicemia y cantidades muy bajas o ausencia de insulina. No se considera como una enfermedad única, sino como un grupo heterogéneo de afecciones con manifestaciones clínicas y bioquímicas similares, que son el resultado de muchos factores de tipo genético y ambiental que interactúan entre sí. Por estas razones es un síndrome y no una enfermedad. Existen varias clasificaciones para la diabetes, entre ellas la que presenta la organización Mundial de la Salud OMS es la siguiente

La primera clasificación clínica es la diabetes mellitus, tipo I insulino dependiente DMID y tipo II no insulino dependiente DMNID, también la diabetes mellitus que está asociada con otros síndromes como la enfermedad pancreática, enfermedad de etiología hormonal, condiciones inducidas por fármacos o agentes químicos, ciertos síndromes genéticos y anormalidades del receptor de insulina. El segundo tipo de manifestaciones clínicas es la tolerancia alterada a la glucosa, que puede asociarse o no a obesidad y otras condiciones o síndromes. El tercer tipo de manifestaciones es la diabetes gestacional (durante el embarazo).

El suplemento de cromo es esencial para los seres humanos especialmente para los diabéticos, ya que este tipo de pacientes presentan un metabolismo de cromo alterado y requieren mayores cantidades de éste suplemento nutritivo debido a su mala asimilación; por lo que los diabéticos absorben más cromo que los no diabéticos, pero sufren mayores pérdidas de este elemento por la orina. La deficiencia de cromo es una consecuencia de la diabetes más que una causa y por eso se hace indispensable su suplemento en los pacientes diabéticos, ya que pueden mejorar la tolerancia a la glucosa y los niveles de insulina.

En las últimas tres décadas se ha demostrado en varios estudios, que el proporcionar las cantidades adecuadas de cromo en la dieta diaria de pacientes con deterioro de la tolerancia a la glucosa o con diabetes, da como resultado un mejoramiento del nivel de glucosa en sangre, de la insulina y de algunas variables lipídicas. El mejoramiento nutricional de cromo junto con la insulina han disminuido los factores de riesgo de enfermedades cardiovasculares. También se han normalizado los niveles de colesterol total, y colesterol de lipoproteínas de alta y baja densidad, lo mismo que los triglicéridos, tanto en animales de laboratorio, como en humanos, después de suplementos de cromo.

Después de un mes de terapia, la concentración de cromo en suero se había incrementado por lo menos cinco veces y se mantuvo así todavía después de tres meses. Mientras tanto, los pacientes que recibieron placebo mantuvieron un nivel de cromo en suero muy constante durante todo el tiempo de estudio. Hubo un pequeño cambio en la concentración de glucosa en los pacientes diabéticos que recibieron suplemento de cromo, pero éste no fue significativo estadísticamente. Este estudio demostró un aumento importante en el colesterol HDL con un descenso significativo del colesterol VLDL como resultado del tratamiento con cromo. Aunque otros estudios han demostrado cambios en el colesterol total, en éste se confirma lo encontrado por otros, sobre el aumento dado en las HDL. Se sabe que este tipo de colesterol es un importante factor negativo de riesgo de enfermedades coronarias. Esto da una idea de la posible función que cumple el cromo en el control de la arteriosclerosis, lo cual debe investigarse más a fondo.  

II. ACTIVIDAD BIOLÓGICA Y METABOLISMO DEL CROMO

Además del Factor Tolerancia de la Glucosa se han descrito otros dos componentes activos, un picolinato de cromo y una "sustancia enlazante de cromo de bajo peso molecular". El picolinato de cromo Cr (Pic)3 se considera un suplemento nutricional muy popular y significa una industria millonaria por su demanda y alto consumo, aunque a concentraciones fisiológicamente relevantes, según estudios hechos por Wetterhahn et al., puede inducir a daños en los

cromosomas en células ováricas de hamster chinos y su mecanismo ha sido elucidado recientemente Los ligandos de Cr (Pic) 3 preparan al potencial redox del centro crómico, para una reducción por medio de agentes reductores biológicos como los ascorbatos o los tioles. El Cr (II) reducido reacciona con el oxígeno y en el proceso se generan radicales hidroxilo que son agentes potenciales de daño al ADN.

Además, este Cr (Pic) 3 es extremadamente estable e inactivo con el agua o los amortiguadores comunes, no transfiere el cromo a la transferrina o a la albúmina y parece no verse afectado por la presencia de ácidos grasos o colesterol. Mientras que el cromo de bajo peso molecular, LMWCr por sus siglas en inglés, fue purificada a partir de calostro bovino por Yamamoto et al; y se estudiaron sus propiedades, lo mismo que su actividad biológica, la cual está bastante probada (La actividad biológica se refiere a la habilidad de estimular la producción de CO2 a partir de la glucosa, en adipocitos de rata aislados como función de la concentración de insulina). Esta sustancia es un oligopéptido de 10 aminoácidos de origen natural y se le conoce como "sustancia enlazante de cromo de bajo peso molecular", que puede funcionar como parte de un mecanismo de autoamplificación, indicador de insulina, por medio de la estimulación de la actividad de la quinasa del receptor de insulina. El modo de acción del LMWCr es parecido al de la proteína indicativa enlazante de calcio, la calmodulina. Esta especie se mantiene en su forma activa de apo-oligopéptido, en respuesta al flujo de cromo y enlaza cuatro iones cromo. El holo-oligopéptido es luego capaz de enlazarse al receptor de insulina amplificando así la actividad de la quinasa insulino receptor.

La forma apo-LMWCr se almacena en las células sensibles a la insulina, en respuesta al aumento de la concentración de esta hormona en la sangre, a su vez es el resultado de una concentración de glicemia en la sangre después de comer. La insulina se enlaza a su receptor, adquiriendo un cambio en la conformación, que resulta en la autofosforilación de los residuos de tirosina en el lado interno del receptor. Esto transforma al receptor en una tirosina quinasa activa y transmite la señal desde la insulina hasta la célula. En respuesta a la insulina, el cromo se mueve desde la sangre hasta las células sensibles a la insulina; aquí el flujo de cromo hace que el apo-LMWCr se cargue de cromo. Luego el holo LMWCr (holocromodulina) se enlaza al receptor en su conformación activa amplificando su actividad como quinasa. Cuando la indicación debe finalizar, una disminución en la concentración de insulina en sangre facilita la relajación de la conformación del receptor, y el holo-LMWCr es eliminado de la célula. Finalmente la LMWCr es excretado en la orina.

El cromo funciona dentro de la célula durante o antes del transporte de glucosa. Debido a que los primeros eventos entre el enlace de la insulina y su receptor y el transporte de glucosa son eventos de

transducción de señales; por ejemplo, fosforilación y desfosforilación de residuos de proteínas. Se ha demostrado que el LMWCr aumenta la actividad de la tirosina quinasa del receptor activado de la insulina y activa la membrana de la fosfotirosina fosfatasa en membranas de adipocitos. En experimentos con LMWCr de hígado bovino en la membrana adipocítica de ratas en presencia de 100 nM de insulina, se aumentó hasta 8 veces la actividad de la proteína dependiente de insulina, la tirosina quinasa, mientras que en ausencia de insulina no se observó activación de la actividad de la tirosina quinasa .

Los estudios controlados en humanos son necesarios para establecer el efecto del cromo sobre el metabolismo de la glucosa y los lípidos con el fin de encontrar las bases de la teoría relacionada con el modo de acción del cromo. Utilizando una nueva generación de instrumentos analíticos para medir el cromo en la dieta, en sangre u orina, se hace más fácil relacionar los hallazgos clínicos con la dieta y las concentraciones de cromo en el organismo. Actualmente no se tiene una prueba disponible para diagnosticar la condición o estado del cromo en el organismo antes de proceder al suplemento de este elemento. Si una respuesta negativa de cromo se vuelve positiva por ejemplo con la ingestión de levadura alta en cromo, algunos investigadores sugieren el uso de esta respuesta relativa del cromo como un indicador del estado del cromo.

En otro estudio realizado se determinó que las pérdidas de cromo en la orina están relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos y se consideran como un indicador útil del estado del cromo. El cromo puede ser excretado en las heces y la orina, pero esta última es la que se considera importante como parámetro de estado del cromo en el organismo. Casi todo el cromo en la orina está presente en forma de complejos de baja masa molar. El de la sangre coordinado con pequeñas moléculas de ligandos es filtrada por los glomérulos y luego es reabsorbida del filtrado cerca de un 63% en los túbulos. Existe cierto acuerdo en la cantidad excretada diariamente de cromo urinario. Algunos documentan concentraciones de 860 pig/L de orina, y ámbitos normales entre 1,8 y 11,0 µg/L, con valores promedios entre 3,6 y 4,0 µg/L. Pierce y Cholak informan promedios de excreción de 5,0 mg/L en personas no expuestas. Los valores más bajos son los más confiables y más comunes. Se ha estimado por tanto un valor de 10,0 mg por 24 horas.

Para determinar los contenidos de cromo en sangre y orina, la literatura informa de varios estudios en los que utilizan la espectrometría de Absorción Atómica, como la técnica más recomendada, pues se requiere cantidades muy pequeñas de muestra para el análisis. También esta técnica ofrece límites de detección bastante bajos, menores a 1 µg /L, que son los niveles normales en que se espera encontrar el cromo tanto en sangre como

en orina.

El cromo y elcinc tienen acción sobre las reacciones celulares básicas para mantener la homeostasis en el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas, así como en la producción de energía. También se informa que tienen cierta influencia para el desarrollo y progresión de la diabetes mellitus y de la hipertensión arterial.

METABOLISMO DEL ZINC

El zinc es un oligoelemento metálico presente sobre todo en las carnes, ya sean carnes rojas o de aves. Por razones socioeconómicas, pero también debido a sus preferencias personales, muchos niños no comen carne suficiente y presentan deficiencia de zinc. La importancia del zinc es conocida tan solo desde la década de los 60, gracias a los estudios de Halsted (1963) en niños con desnutrición de Irán y Egipto. Halsted observó que niños de estatura pequeña, anemia ferropénica y retraso en la madurez sexual mejoraban de forma notable al administrarles un suplemento de zinc, creciendo algunos hasta 15 cm en un año. La deficiencia de zinc no es un problema limitado a la desnutrición/malnutrición de los niños del tercer mundo, sino que también ha sido identificada en escuelas de los EE.UU o Inglaterra.

El zinc está ampliamente distribuido por todo el organismo y, después del hierro, es el más importante de los oligoelementos. Un adulto contiene entre 2 y 3 gramos de zinc, la mayor parte del cual se concentra en el hígado, páncreas, riñones, huesos y músculos. También contienen cantidades discretas de zinc algunas partes del ojo, la próstata, la piel y las uñas. El zinc es sobre todo un catión intracelular presente en al menos 100 enzimas que lo necesitan para su correcto funcionamiento. En el citosol, el zinc se encuentra unido a las metaloproteínas siendo mínima la fracción que se encuentra en estado iónico

La carne, el marisco, el pescado y los productos lácteas son la fuente usual del cinc (*). Las fibras y otras sustancias presentes en los alimentos hacen que sólo el 20% del zinc presente sea absorbido

En general, la ingesta de zinc es proporcional a la ingesta de proteínas. La dieta usual de los habitantes de los países desarrollados suele contener entre 10 y 15 mg/día

En 1989, se estableció la dosis diaria recomendada en 15 mg/día para los adolescentes y adultos varones. Para las mujeres, ya sean adultas o adolescentes, la dosis diaria recomendada es de 12 mg/día. Para los niños mayores de 1 año, la dosis diaria recomendada es 6

mg/día, mientras que para los menores de 1 año, se recomiendan 5 mg/día.

I. METABOLISMO DEL ZINC

La absorción y excreción del zinc están controladas por mecanismos homeostáticos no muy bien conocidos. Sin embargo, se sabe que cuando la ingesta de zinc es pequeña, la absorción intestinal aumenta notablemente mientras que se reducen las pérdidas de este elemento por la orina y en la tracto intestinal.

La absorción del zinc es similar a la del calcio y tiene lugar mediante dos mecanismos: un mecanismo saturable, mediado por transportadores, que funciona más eficientemente cuando las concentraciones de zinc en la luz intestinal son bajas , y un mecanismo de difusión pasiva que depende de las concentraciones del metal. Como el zinc se encuentra por lo general unido a aminoácidos y pequeños péptidos, los iones tienen que ser liberados en las proximidades de las vellosidades para que puedan ser absorbidos.

En el hombre, se conocen al menos 14 transportadores de zinc que regulan la entrada y salida de este elemento en las células, agrupados en dos familias: ZnT y Zip. Estas proteínas parecen tener funciones opuestas: los transportadores ZnT reducen el zinc intracelular favoreciendo su salida de la célula o almacenándolo en vesículas intracelulares, mientras que las proteínas Zip aumentan las concentraciones intracelulares promoviendo la entrada del zinc extracelular o su liberación desde las vesículas almacén.

Una vez en el interior de la célula, el zinc se une a las metaloproteínas y otras proteínas del citoplasma celular. Mediante movimientos transcelulares, las metaloproteínas transportan el zinc hasta el extremo basolateral de las células enterohepáticas para su paso a la sangre. El paso a la sangre se realiza también mediante un mecanismo de transporte activo ya que las concentraciones de zinc

plasmáticas son mayores que las concentraciones intracelulares. La cantidad de zinc que pasa a la sangre depende no solo de sus concentraciones intracelulares sino también de la albúmina disponible. La albúmina es la principal proteína transportadora del zinc, aunque también lo son en menor medida la transferrina y al a2-macroglobulina. Una parte importante del zinc de la sangre se localiza en los eritrocitos. El páncreas utiliza parte del zinc de la sangre para producir y excretar una serie de metaloproteínas necesarias para la digestión y la absorción de los nutrientes,

La absorción digestiva del zinc depende de varios factores, en particular de su concentración en la dieta y de sustancias que interfieran con su absorción. Los fitatos y las dietas ricas en fibras secuestran el zinc, impidiendo su absorción digestiva. El cobre y el cadmio utilizan los mismos transportadores compitiendo con el zinc y reduciendo su absorción. Elevadas concentraciones de calcio también reducen la absorción del zinc. Por el contrario, las dietas ricas en proteínas facilitan la absorción debido a que muchos aminoácidos y péptidos pequeños (sobre todo los sulfurados) forman quelatos que facilitan la absorción. Otros factores que favorecen la absorción digestiva del zinc son la glucosa o la lactosa y el vino tinto.

Cuando el zinc se administra por vía intravenosa, aproximadamente el 10% de la dosis aparece en el intestino a los 30 minutos. El zinc es subsiguientemente aclarado de la sangre, probablemente por el páncreas y otros órganos que lo necesitan para su función.

II. DEFICIENCIA DE ZINC

Los signos clínicos de la deficiencia de zinc fueron descritos por primera vez en niños de Irán y Egipto que mostraban signos de hipogonadismo, baja estatura, anemia moderada y niveles plasmáticos bajos de zinc. Esta deficiencia era debida a la ingesta de cereales sin refinar y de pan negro, alimentos con altos contenidos en fitanos y fibras que forman quelatos con el zinc en el intestino e impiden su absorción. La anemia ferropénica en estos pacientes era debida, igualmente, a una mala absorción del hierro por las mismas causas. Otros síntomas producidos por la deficiencia de zinc incluyen hipogeusia, retraso en la cicatrización de las heridas, alopecia y diversas lesiones de la piel.

La deficiencia de zinc, tanto si es adquirida como si es de origen genético tiene idénticas manifestaciones clínicas, aunque la forma adquirida es, con mucho la más frecuente.

La acrodermatitis enterohepática es una enfermedad autosómica recesiva debida a una absorción deficiente de zinc, lo que

resulta en lesiones ezcematoides de la piel diarrea, infecciones bacterianas y fúngicas, llegando incluso a la muerte si no se trata adecuadamente. En los lactantes estos síntomas se observan cuando los niños son transferidos desde una alimentación materna a una lactancia con leche de vaca.

La deficiencia de zinc se manifiesta mediante una serie de déficits inmunológicos al quedar suprimida la función tímica y disminuidos el desarrollo de linfocitos T, la proliferación de los linfocitos y las funciones de las células T y B. Aunque se desconoce el mecanismo de la acción del zinc en la inmunidad, se sabe que los sujetos con deficiencia de este elemento son más propensos a enfermedades infecciosas, diarrea, neumonía, malaria, tuberculosis, y enfermedades de la piel. Incluso una deficiencia moderada de zinc se traduce en una disminución de la producción de interleukina-2 y de la actividad de las células asesinas, NK.

La deficiencia de zinc está asociada a concentraciones bajas del factor de crecimiento similar a la insulina (IGF-1) en las mujeres post-menopaúsicas, posiblemente debido a que estas mujeres suelen tomar suplementos de calcio para evitar la osteoporosis. La actividad física elevada produce una movilización del zinc desde sus vesículas de almacenamiento, por lo que los atletas son más propensos a una deficiencia de zinc.

OTROS MINERALES

Aunque los elementos minerales constituyen una cantidad relativamente pequeña de los tejidos del organismo total, son esenciales en muchos fenómenos vitales, por ejemplo se señaló la presencia del calcio en la sangre y su papel en la excitabilidad neuromuscular y en la coagulación sanguínea, también se han tratado los efectos de diversos iones en la activación de enzimas y el papel de los electrolitos en la regulación del equilibrio ácido básico.

A menudo tiene importancia el equilibrio de algunos iones en los tejidos, por ejemplo, la osificación normal requiere una relación normal entre el fosfato y el calcio del líquido extracelular debe ser mantenido para asegurar la actividad normal de los músculos.

Ciertos elementos minerales, especialmente el sodio y el potasio, constituyen los factores principales en el gobierno osmótico del metabolismo del agua. Otros minerales son parte integrante de compuesto fisiológicos importantes tales como el yodo en la tiroxina, el hierro en la hemoglobina, el zinc en la insulina, el cobalto en vitamina B12 el azufre en la tiamina, en la biotina, en la coenzima A y en el ácido lipico, también participa en el mantenimiento del equilibrio ácido – básico, los aniones, CO3, PO4

2, y Hb-.

El organismo animal requiere 7 minerales principales que son: Ca, Mg, Na, K, P, S y Cl. Estos minerales constituyen el 60 al 80% de todo el material inorgánico del cuerpo. Además, por lo menos otros 8 minerales son utilizados por el organismo en cantidades sumamente pequeñas, ellos son: Fe, Cu, F, I, Mn, Co, Zn y Mo. Algunos otros elementos se encuentran en los tejidos pero sus funciones, si es que tiene alguna, no están claramente definidos. Estos incluyen al Al, B, Se y Cr.

AZUFRE

El azufre existe en todas las células del organismo principalmente asociado a las proteínas celulares, en cuya estructura juega un papel importante. Por esto el metabolismo del azufre y de nitrógeno tienden a estar asociados.

La importancia de los compuestos que contienen azufre en los mecanismos de destoxificación en la respiración tisular a través de equilibrio redox. También en el metabolismo juega un papel importante una unión de azufre macroenergética semejante a las fosfóricas como la Acetil coenzima, los triesteres etc. Para la activación del metabolismo.

COBRE

Su deficiencia produce anemia y cambios en la osificación. Puede ser tóxico cuando alcanzan concentraciones excesivas en el cuerpo.

SELENIO

En pequeñas cantidades 3 ppm. Es protector y eficaz para combatir diversas enfermedades. Es un factor esencial para la respiración celular especialmente probado en pollos, pavos y corderos parece actuar sinergéticamente con la vitamina E, el selenio es un componente esencial de la enzima glutation peroxidasa 2 GSH + H2O2 se sabe que la glutation peroxidasa tiene efecto protector de los glóbulos rojos destruyendo el peróxido de hidrógeno a través del glutation reducido.

CADMIO

Forma parte de los metaloproteínas.

La vía de absorción principal: pulmonar. Se acumula preferentemente en hígado y riñón.

Posibles efectos cancerígenos del Cadmio en su exposición crónica están: Cáncer de próstata y pulmón

En la intoxicación aguda por Cadmio, un modo frecuente de presentación es: Cuadro pseudogripal con episodios gastrointestinales

Una consecuencia no cancerígena de la exposición prolongada al Cadmio puede ser: Osteomalacia de pelvis y fémur.

BIBLIOGRAFÍA

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Fisiología Médica (2005)GANONG WILLIAM F.Vigésima Edición

Módulo de Biomoléculas (1993)MORÍN GARRIDO VIOLETAPrimera Edición

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