Derivados de aminoácidos de interés nutricional

INDISPENSABLES(Esenciales)

DISPENSABLES VERDADEROS(No esenciales)

CONDICIONALMENTE INDISPENSABLES(Semiesenciales)

Fenilalanina Alanina Arginina

Histidina Aspártico Cisteína

Isoleucina Asparragina Glicina

Leucina Glutámico Glutamina

Lisina Serina Prolina

Metionina Tirosina

Treonina Taurina

Triptófano

Valina

Aminoácidos indispensables, dispensables y condicionalmente indispensables en la dieta humana

En 1987 Laidlaw y Kopple

Dispensables verdaderos Condicionalmente indispensables(Semiesenciales)

Alanina Arginina

Aspártico Cisteína

Asparragina Glicina

Glutámico Glutamina

Serina Prolina

Tirosina

Dispensables Verdaderos: Sintetizados a partir de otros aminoácidos o de metabolitos nitrogenados en cantidades suficientes en cualquier circunstancia fisiológica o patológica

Condicionalmente Indispensables: Pueden sintetizarse a partir de otros aminoácidos pero su formación está limitada en determinadas circunstancias

En el recién nacido…...Verdaderamente dispensablesAlanina

Aspartato

Glutamato

Serina

CONDICIONALMENTE INDISPENSABLES(Semiesenciales)

Arginina

Cisteína

Glicina

Glutamina

Prolina

Tirosina

Taurina (aa no proteinogénico azufrado semiesencial en prematuros y algunas enfermedades hepáticas)

Así, un nutriente condicionalmente esencial es un compuesto producido usualmente en cantidades adecuadas por síntesis endógena pero que se requiere de forma exógena bajo determinadas circunstancias.

"condicionalmente esencial“ AMINOACIDOSACTUALMENTE USADA PARA OTROS NUTRIENTES

Arginina• Los requerimientos de la arginina pueden alterarse en

ciertas enfermedades. Por ejemplo: defectos congénitos de enzimas del ciclo de la úrea.

• A pesar de que se puede sintetizar en el organismo; una dieta libre de arginina provoca disminución del crecimiento y hepatotoxicidad en algunos animales.

• Las soluciones de nutrición parenteral exentas de arginina causan hiperamonemia, acidosis metabólica y coma.

• Además la síntesis de la arginina está disminuida en recién nacidos(prematuros), debido a que varias enzimas del ciclo de la úrea no han madurado.

FUNCIONES FISIOLOGICAS Y BIOQUIMICAS DE LA ARGININA

•Síntesis proteica•Regulación de la secreción hormonal (insulina, glucagon, hormona del crecimiento, progesterona, prolactina)•Síntesis de creatina•Detoxificación del amonio (síntesis de la urea)•Síntesis de óxido nítrico•Activación de la síntesis de tetrahidrobiopterina•Síntesis de agmatina e inhibición de NO sintasa, ornitina descarboxilasa, y monoaminooxidasa•Regulación de la expresión génica•Metilación de proteinas•Regulación de la reproducción (espermatogénesis, embriogénesis y fertilidad)•Regulación de la inmunidad•Regulación de la función neuronal•Regulación del recambio y metabolismo energético muscular•Reparación tisular•Regulación de la tumorogénesis

REQUERIMIENTOS DE ARGININA

4,4 g/día hasta 10,1 g/día

INGESTA SUBOPTIMA

< 2,6 g/día

ALIMENTOS RICOS EN ARGININAPescado, carne, concentrados proteicos de arroz y leguminosas, frutos secos, sandía y algas.La leche y sus derivados proteicos tienen bajo contenido en arginina.

METABOLISMO DE LA RGININA

La concentración en el hígado es muy baja (0.03-0.1 mmol, comparada con Otros AA (0.5-10 mmol)

METABOLISMO DE LA ARGININAEN EL INTESTINO

GLUTAMINAGLUTAMATOPROLINA

CITRULINA ARGININA

El 40% de la arginina de la dieta no entra en la circulación sistémica y es degradadaEn el intestino

• Síntesis proteíca: La demanda de arginina puede superar la disponibilidad, por ejm en fases de crecimiento acelerado (recién nacidos) o en una intensa proliferación celular (estrés metabólico)

• Funcionamiento del ciclo de la úrea: La arginina tiene acción reguladora positiva sobre la ureogenésis, por lo tanto su deficiencia puede afectar negativamente la producción de úrea.

DESTINOS METABOLICOS DE LA ARGININA

DESTINOS METABOLICOS DE LA ARGININA

• Formación de óxido nítrico (NO): La arginina es el sustrato a partir del cual se forma el NO gracias a la acción de la enzima NO sintasa. El NO cumple funciones fisiológicas muy importantes entre las que destaca la vasodilatación.

DESTINOS METABOLICOS DE LA ARGININA

• Formación de creatina: La creatina es una molécula que sirve para almacenar energía y constituye una parte cuantitativamente importante del consumo metabólico de arginina (2,3 g/día).

DESTINOS METABOLICOS DE LA ARGININA

• Otros procesos biosintéticos: Además de la formación de la ornitina en el ciclo de de la úrea, también se forma en todas las mitocondrias de todos los tejidos extrahepáticas por acción de la arginasa tipo II, enzima que desempeña un papel importante en la regulación de la síntesis de NO, prolina, poliaminas.

Activan la proliferación celular

Esto puede explicar la eficacia de la arginina para estimular la curación de heridas: Quemaduras en niños, diabéticos.

• Aminoácido dispensable en el adulto, se puede sintetizar a partir de metionina y serina.

CISTEINA

• En los recién nacidos (prematuros) es condicionalmente esencial ya que la síntesis de novo no es suficiente para cubrir los requerimientos corporales

Los lactantes alimentados con leches con predominio en caseínas (rica en metionina)

CISTEINA

Cistationasa o cistationina liasa hepática

Concentraciones plasmáticas aumentadas de metionina

Y niveles bajos de cisteínas

Alimentarlos con leche materna o formulas enriquecidas en proteínas del suero lácteo (ricas en cisteínea)

CISTEINA• La administración con la dieta parece fundamental, ya que en bajas

concentraciones tisulares se incorpora a la síntesis de proteínas y no a la formación de glutatión.

• Es también indispensable en la enfermedad hepáticas, ya que en esta situación su biosíntesis se encuentra afectada:• En cirrosis hepática Act Cistationasa es muy baja ingerir proteínas con

abundante cisteína.

CISTEINA

• El interés por la cisteína ha aumentado al conocerse que el ácido sulfhídrico(SH2) un gas derivado de este aminoácido, es una molécula que tiene funciones en la señalización celular

GLICINA

• Es un aminoácido glucogénico.• Precursor de la creatina, porfirinas, glutatión y

nucleótidos.• Se encuentra en forma abundante en el

colágeno.• Regula la entrada de calcio a través de

membranas, aspecto mediado por un canal iónico dependiente de aminoácidos.

• Existe evidencia que la Glicina es un aminoácido condicionalmente esencial en lactantes (prematuros).

• Responsable del bajo crecimiento en niños pretérmino, alimentado exclusivamente con leche materna (bajo en glicina); por lo tanto en ocasiones los requerimientos de este aa puede no ser satisfecho por la madre lactante.

Ingesta media de glicina 3,2 g/día

GLUTAMINA

• Considerado como aminoácido no esencial en condiciones fisiológicas normales.

• Sin embargo en últimos años se ha argumentado convincentemente que debe ser considerado dentro de los condicionalmente esenciales porque en situaciones de estrés metabólico: sepsis, estrés quirúrgico o politraumatismo, la demanda de glutamina aumenta y el organismo es incapaz de sintetizarlo en cantidades adecuadas.

Glutamina

Es el aa mas abudante en la

sangre650mmol/L

Es el aa que se encuentra en

mayor cantidad en las células

Constituye el 61% de los aa del

músculo esquelético

Representa la mitad del total

de aa corporales

Junto con la Ala transportan mas de la mitad del

nitrógeno de los aa circulantes

FUNCIONES FISIOLOGICA Y BIOQUIMICAS DE LA GLUTAMINA

1. Regulación de la secreción de insulina y reducción de la producción de glucocorticoides

2. Síntesis de purinas, pirimidinas, ornitina, citrulina, arginina, prolina y asparragina

3. Reservorio de nitrógeno4. Regulación de la expresión génica5. Regulación de la inmunidad6. Combustible metabólico para tejidos de rápido crecimiento como el

intestino inmunitario7. Inhibición de la apoptosis celular8. Síntesis de aminoazúcares y glucoproteínas9. Regulación renal del equilibrio ácido - básico

GLUTAMINA

• Incorporación de proteínas• Transformación reversible del glutamato

GLUTAMINA

• Cumple un papel fundamental en la desintoxicación del amoniaco tisular.

Hígado

Riñón

GLUTAMINA

• También la glutamina puede sintetizarse en el hígado con fines desintoxicantes.

• Esto sucede en los hepatocitos perivenosos para evitar que el amoníaco no utilizado para sintetizar úrea en los hepatocitos periportales pueda acceder a la circulación general.

GLUTAMINA• En la corteza renal, el grupo amida de la

glutamina se utiliza para formar iones amonio y contribuir al equilibrio ácido – básico del organismo.

GLUTAMINA• Es especialmente destacable la participación

de la glutamina en la síntesis de nucleótidos, ya que resulta fundamental en la proliferación celular, proceso que requiere una intensa formación de ácidos nucleicos.

GLUTAMINA

GLUTAMATO

SINTESIS DE PROTEINAS

GABA FOLATOS

CETOGLUTARATO

GLUCOSA , LIPIDOS,

AMINOACIDOS, BASES PURICA Y PIRIMIDINICAS

SINTESIS DE AA A PARTIR DE CETOACIDOS

POR REACCIONES DE TRANSAMINACION

PROLINA• Es un aa dispensable que se puede sintetizar del

glutamato y este a su vez derivar en prolina en catabolismo nitrogenado.

• Por lo tanto la prolina puede ser una buena fuente de glutamato y utilizarse en otros tejidos como fuente de energía.

PROLINA

• Se incorpora a los tejidos proteícos y puede hidroxilarse hasta hidroxiprolina => COLAGENO

• La prolina desempeña un papel importante en la actividad del sistema inmunitario. Así la perdida de función de la prolina oxidada conduce a la alteración de la función inmunitaria en el intestino, probablemente porque el H2O2 liberado en la reacción es un agente citotóxico para las bacterias.

Requerimientos de Prolina 5,2 g/día,

aunque los jóvenes pueden llegar a

ingerir hasta 12g/día

TAURINA

• Es un aa no proteinogénico .• Es el ácido β-aminoetanosulfónico• Representa la amina intracelular mas

abundante en los mamíferos• Un hombre de 70Kg contiene

aproximadamente 70g de taurina con una conc. Intracelular de 5-50mMol, mientras que los niveles plasmáticos se sitúan en 100uMol.

FUNCIONES FISIOLOGICAS DE LA TAURINA

•Formación de ácidos biliares conjugados•Excreción de colesterol•Osmorregulación y regulación del volumen celular•Transporte iónico (Na+, Cl- e intercambio de Na+-Ca2+)•Inhibición de la fosforilación de proteínas•Función retiniana•Formación de N-clorotaurina en leucocitos•Desarrollo del feto y del recién nacido

METABOLISMO DE LA TAURINA• Los requerimientos de taurina se satisfacen

con la ingesta dietética o por la síntesis de novo a partir de cisteína.

• Ocurre principalmente en el hígado• En otros tejidos existen varias alternativas de

síntesis que son poco importantes: a partir de N-acetilcisteína y glutation

SINTESIS DE TAURINA

Ingesta de taurina es usualmente inferior a 200 mg/día

TIROSINA

• En adultos sanos es considerada un aa dispensable.

• Sin embargo en enfermedad hepática y en insuficiencia renal crónica, la actividad de la fenilalanina hidroxilasa es baja => condicionalmente esencial.

• En recién nacidos prematuros, también la actividad de esa enzima es baja => fenilalaninemias transitorios

TIROSINA

• La tirosina es una aminoácido modulador de las respuestas inmunitarias, indirectamente, a través de la producción de catecolaminas y de tiroxina.

La ingesta media es de 2,8 g/día, aunque en adultos se alcanza ingestas de hasta 6,4

g/día

Algunos derivados de aminoácidos tienen también el carácter de compuestos condicionalmente esenciales.

CarnitinaColina

β-hidroxi β-metilbutiratoPoliaminas

CARNITINA• La L-carnitina (β-hidroxi-γ-trimetilamino-

butirato) es un derivado de los aminoácidos lisina y metionina (esenciales)

• Ampliamente distribuido en todos los tejidos de los mamíferos(tejido muscular)

• Es fundamental en la oxidación de los ácidos grasos y por tanto en el metabolismo energético.

• Actúa como lanzadera de los ácidos grasos de cadena larga permitiendo su ingreso a la matriz mitocondrial.

SINTESIS DE LA CARNITINA

Fe+2

Fe+2

Dioxigenasa

• Su deficiencia da lugar a una serie de síndromes que incluyen debilidad muscular progresiva con infiltración lipídica del músculo esquelético y concentración reducida de carnitina muscular, cardiomiopatía, hipoglucemia grave, hiperamonemia y capacidad disminuida de producción de cuerpos cetónicos en respuesta al ayuno.

FUENTES DE CARNITINA

• Carnes rojas, leche, pescados

• Vegetales( cantidades pequeñas o nulas)

DEFICIENCIA DE CARNITINASISTEMICA MIOPATICA

Afecta a todo el organismo (casi nunca

se presenta)

Afecta solamente tejido muscular ( mas común)

CAUSAS DE LA DEFICIENCIA DE CARNITINA

• Deficiencia de LISINA o METIONINA (precursores de la carnitina)

• Deficiencia de HIERRO, VITAMINA C, B3 o B6• Fallo GENÉTICO en la síntesis de carnitina.• Por una aciduria orgánica• Secundaria a Tx médicos como diálisis renal o

NP de larga duración o acido valproico• Problemas renales-> mayor excreción

• Numerosos estudios han demostrado que la suplementación con carnitina mejora sensiblemente las complicaciones cardíacas y la capacidad para realizar ejercicio, así como la sintomatología muscular, la hipotensión intradialítica y la anemia resistente a la eritropoyetina27. La Food and Drug Administration de EE.UU. ha aprobado la utilización de la carnitina, no sólo para el tratamiento sino para la prevención de la deficiencia de carnitina en los pacientes sometidos a hemodiálisis.

En el recién nacido……

• Niveles disminuidos de carnitina• Baja capacidad de síntesis. • Es posible que la carnitina sea un nutriente

condicionalmente esencial para el recién nacido prematuro.

• Alimentados con fórmulas lácteas exentas de carnitina, sus concentraciones plasmáticas descienden.

• La leche humana contiene 50-100 nmoles/ml de carnitina.

• Los neonatos alimentados con fórmulas a base de soja, o NP total, no reciben carnitina exógena bajas concentraciones plasmáticas de este compuesto.

• Por todo ello, en el primer año de vida incluyen la obligatoriedad de suplementación con carnitina las fórmulas para alcanzar concentraciones similares a las de la leche humana.

COLINA

• Es un a amina cuaternaria (trimetiletanolamina)• Es componente importante para la integridad de

la membrana celular, la neurotrasmisión, la señalización celular, el transporte y metabolismo lipídico.

Fuentes de Colina

HOMOCISTEINA+ METIONINA

RECOMENDACIONES PARA LA INGESTA ADECUADA DE COLINA (mg/día)LACTANTES0 – 6 MESES 125 (18 mg/Kg)7 – 12 MESES 150 (17 mg/Kg)NIÑOS1 – 3 AÑOS 2004 – 8 AÑOS 2509 – 13 AÑOS 375VARONES14 - 18 AÑOS 55019 - >70 AÑOS 550MUJERES14 – 18 AÑOS 40019 - >70 AÑOS 425GESTACION (14 – 50 AÑOS) 450LACTANCIA (14 – 50 AÑOS) 550

β-hidroxi β-metilbutirato

• El β-hidroxi β-metilbutirato es un metabolito normal de la leucina que se produce en forma endógena en el citosol del músculo y del hígado y que contribuye a la síntesis de colesterol, ya que en su metabolismo se forma el HMG CoA.

• La teoría inicial sobre la acción del HMB en el músculo es que las células musculares dañadas no serían capaces de sintetizar suficiente HMGCoA para sustentar la síntesis de colesterol y con ello el adecuado funcionamiento de las membranas. Por ello es necesario suplementación e la dieta de HMB para la producción de HMGCoA en los miocitos.=> disminución del daño celular.

β-hidroxi β-metilbutirato

POLIAMINAS

• Las poliaminas son derivados de ornitina y metionina implicados en la multiplicación y crecimiento celular.

• Las poliaminas mas importantes son la putrescina y sus derivados espermidina y espermina.

• Por sus múltiples cargas positivas se unen a polianiones como el ADN y ARN, estabilizandolas y contribuyendo a su empaquetamiento.