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MODULO A, CAPITULO 1 DIGESTION Y ABSORCION DE LOS PRINCIPALES NUTRIENTES Alfonso Valenzuela B, Centro de Lípidos, INTA, Universidad de Chile 1.1 INTRODUCCCION Cualquier análisis que se realice sobre la importancia nutricional de los alimentos, tiene que ser visualizado desde el punto de vista de cómo utilizamos metabólicamente los principales componentes de nuestra alimentación. Por lo cual, en este primer Capítulo realizaremos una revisión de los aspectos más fundamentales de la digestión y absorción de los nutrientes habituales en nuestra alimentación; los carbohidratos, los lípidos, y las proteínas. ¿Qué es lo que comemos? En términos generales, nuestra dieta debería estar compuesta idealmente en un 58% por carbohidratos (entre complejos y refinados), un 30% de lípidos y un 12% de proteínas, considerados como los macro nutrientes. Además, la dieta debería aportar cantidades mínimas de minerales y vitaminas, considerados como los micronutrientes. Para una mejor comprensión de este Capítulo, se sugiere revisar aspectos básicos sobre la estructura de los carbohidratos, lípidos y proteínas. 1.2 LA DIGESTION Y ABSORCION DE LOS CARBOHIDRATOS Los carbohidratos, o hidratos de carbono, o polisacáridos, o glúcidos, o azúcares, que son las denominaciones que se utilizan habitualmente (con mayor frecuencia carbohidratos e hidratos de carbono, y en forma más indefinida, polisacáridos, glúcidos, y azúcares), constituyen la fuente primaria de energía en nuestra alimentación, y por esta razón están contenidos en casi todos los alimentos, con la excepción de las materias grasas (grasas y aceites). Carbohidratos o hidratos de carbono significa formas hidratadas del carbono y que corresponden a la fórmula Cx(H2O)y, por lo cual cuando los carbohidratos nos aporten energía como nutrientes se transformarán en dióxido de carbono (CO2) y agua. Comer carbohidratos significa el consumo de una mezcla compleja de diferentes componentes, tanto de origen vegetal como animal. Cuando consumimos carbohidratos simples, los identificamos como monosacáridos, este es el caso de la glucosa, de la fructosa, o de la galactosa. Si consumimos sacarosa (azúcar de caña o de remolacha), lactosa (leche y derivados lácteos no fermentados), o maltosa (azúcar de malta o cebada), estaremos recibiendo disacáridos. En cambio, si consumimos almidones vegetales en sus diferentes tipos (mezclas con diferente proporción de amilosa y amilopectina), o glucógeno de origen animal, estaremos recibiendo polisacáridos. La unión entre los diferentes monosacáridos para formar di o polisacáridos ocurre a través de un enlace alfa-glicosídico. En general, los polisacáridos que encontramos en nuestros alimentos están casi todos formados por la polimerización de la glucosa, la que constituye más del 95% de nuestra ingesta de carbohidratos. La celulosa, que también esta formada solo por glucosa, no es digerible por los animales monogástricos, como es nuestro caso, porque está estructurada

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por enlaces beta-glicosídicos, los que no son hidrolizados por las enzimas digestivas. La figura 1.1 muestra el contenido de carbohidratos de diferentes alimentos.

FIGURA 1.1

Modificado de Mataix, 2005 1.2.1 La digestión de los carbohidratos La saliva, además del efecto lubricante que ejerce sobre los alimentos, contiene una gran variedad de enzimas con poder para degradar a los carbohidratos, aún los más complejos. Estas enzimas se conocen como amilasas salivales y actúan sobre los enlaces alfa-glicosídicos de los polisacáridos como los almidones y el glucógeno, pero no sobre los disacáridos. Aunque son muy activas, debido a que el tiempo de residencia del alimento en la boca no es prolongado (y para algunos, muy corto, porque tragan muy rápido), no pueden convertir a todos los polisacáridos totalmente en disacáridos y monosacáridos. Así, se forman estructuras de tamaño intermedio que se conocen como dextrinas (también denominadas dextrinas límite u oligosacáridos), las que siguen su curso hacia el estómago después de la deglución. En el estómago, debido a su alta acidez (pH 1-1,5) se desactivan las amilasas salivales, por lo cual no ocurren cambios importantes con las dextrinas. Además, el estómago no produce enzimas capaces de degradar a las dextrinas. Después de permanecer aproximadamente tres a cuatro horas en la cavidad gástrica el alimento, ya parcialmente digerido, pasa al intestino delgado.

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En el intestino delgado, específicamente en el duodeno, el alimento convertido en una masa semi-líquida, recibe la secreción del páncreas (jugo pancreático), la que contiene amilasas tan activas como las secretadas por la saliva. Estas amilasas pancreáticas, cuya acción se ejerce durante un tiempo mucho más prolongado, degradan casi totalmente las dextrinas, u oligosacáridos, para formar una mezcla de monosacáridos y disacáridos. Finalmente, es el propio intestino delgado el que produce un grupo de enzimas denominadas disacaridasas e isomaltasas, las que finalizan el proceso de hidrólisis de los carbohidratos. Las disacaridasas más importantes son la maltasa (degrada maltosa a glucosa), la sacarasa (degrada sacarosa a glucosa + fructosa), y la lactasa (degrada lactosa a glucosa + galactosa). Las isomaltasas degradan las dextrinas límite u oligosacáridos remanentes a la hidrólisis por parte de las enzimas pancreáticas, transformándolos totalmente a glucosa. Una disacaridasa que es importante destacar es la lactasa. Esta enzima hidroliza específicamente a la lactosa (cuyo enlace de unión es beta-glicosídico). Con relativa frecuencia se presenta lo que se conoce como intolerancia a lactosa, la que se caracteriza por dolores abdominales, meteorismo (hinchamiento), diarrea, y otras molestias, razón por la cual la lactosa, incluso, puede ser utilizada como un laxante. La intolerancia a la lactosa se debe a que algunas personas, particularmente las de origen asiático y africano, no producen la enzima lactasa o dejan de producirla en cantidad suficiente para hidrolizar la lactosa contenida en un vaso de leche o en otro producto lácteo que la contenga. La lactosa no hidrolizada abandona el intestino delgado y en el intestino grueso es fermentada por las bacterias que habitan en este segmento del tubo digestivo, las que producen gases, como el hidrógeno y el dióxido de carbono (CO2), causantes del meteorismo, además de producir la pérdida de agua desde el epitelio del intestino, lo cual origina la diarrea osmótica que caracteriza a la intolerancia a la lactosa. Este trastorno nutricional se presenta generalmente en gente de la edad adulta. Se ha propuesto que la tolerancia a la lactosa es lo que se conoce como una mutación con efecto positivo. Los humanos, como todos los mamíferos, deberíamos consumir leche materna solo hasta el destete, por lo cual durante esa etapa produciríamos una abundante cantidad de enzima lactasa. Con posterioridad al destete, no deberíamos necesitar consumir leche, al menos desde el punto de vista de nuestro proceso evolutivo, con lo cual la lactasa debería dejar de ser producida. Esto podría parecer aberrante, ya que la mayoría de la población adulta puede consumir leche de vaca (no materna) sin problemas. Entonces, lo que ocurrió es que una mutación, provocada por un proceso de adaptación, nos permitió seguir produciendo lactasa a la mayoría de la población. Los intolerantes a la lactosa serían aquellos que se mantuvieron más próximos a la línea evolutiva de nuestros antepasados. Hay oligosacáridos que no son degradados por las enzimas pancreáticas y por la isomaltasa, y que pasan al intestino grueso donde se degradan por acción de las bacterias intestinales (microbiota intestinal), por lo cual son considerados como parte de la fibra alimentaria. Es el caso de los fructooligosacáridos y galactooligosacáridos como la rafinosa (un trisacárido), la estaquiosa (un tetrasacárido) y la verbascosa (un pentasacárido), que se hayan en diversas leguminosas (arvejas, porotos, lentejas). Las llamadas maltodextrinas, moléculas que contienen hasta 9 unidades de glucosa, no se encuentran en forma natural en

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los alimentos, sino que se obtienen por hidrólisis química o enzimática del almidón, y se utilizan en la preparación de fórmulas lácteas infantiles de inicio y también en fórmulas para uso enteral. De todos los almidones que se ingieren, una cantidad no despreciable, que puede oscilar entre el 2% y el 5%, no es atacado por las enzimas digestivas del intestino delgado. Esto ocurre cuando el alimento que contiene almidón se calienta y luego se enfría, como ocurre con las papas, el arroz, o en la fabricación del pan. Parte de este almidón, que con el calentamiento se gelatiniza, al enfriarse se transforma estructuralmente (proceso conocido como retrogradación) lo que impide que sea degradado por las enzimas digestivas. Esta fracción, que no es degradada por las enzimas del intestino delgado y que se denomina “almidón resistente”, pasa al intestino grueso donde es degradada por la flora bacteriana, comportándose así como una fibra soluble. Durante la degradación del almidón resistente, se producen gases (hidrógeno, dióxido de carbono y metano) y ácidos grasos de cadena corta (acetato, propionato y butirato) los que se absorben rápidamente en los colonocitos o células del colon. La figura 1.2 esquematiza el proceso de digestión de los carbohidratos. FIGURA 1.2

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1.2.2 La absorción de los monosacáridos La capacidad del intestino delgado para absorber monosacáridos es enorme y se estima en 120 gr por hora. La absorción de los monosacáridos en el tubo digestivo ocurre inicialmente en el duodeno (primer segmento del intestino delgado), y con mucho mayor eficiencia en el yeyuno e íleon (segundo y tercer segmento, respectivamente, del intestino delgado). Las células del intestino delgado tienen una gran superficie de absorción, comparable a la mitad de un campo de fútbol, aproximadamente, debido a que en su superficie cada una de las células intestinales (enterocitos) tiene cientos de prolongaciones denominadas microvellosidades, las que en conjunto constituyen el llamado “ribete en cepillo”. Desde el lumen del intestino los monosacáridos (principalmente la glucosa) pasan al interior de las células intestinales mediante un proceso de difusión facilitada que opera a través de transportadores, identificados genéricamente como GLUT1, y que funcionan aprovechando la mayor concentración de monosacáridos en el tubo digestivo con respecto a las células intestinales. Este proceso de transporte ocurre principalmente en el duodeno. Sin embargo, en la medida que el proceso absortivo avanza, la cantidad de monosacáridos en el intestino delgado va disminuyendo, a tal punto que la concentración de estos en el tubo digestivo, a nivel del yeyuno-íleon, pasa a ser menor que en las células de estos segmentos intestinales. Aquí, entonces, comienza a operar otro proceso identificado como transporte activo, donde el sodio del tubo digestivo “arrastra” a la glucosa y a la galactosa (el mecanismo es similar para ambos monosacáridos) al interior de las células intestinales, es lo que fisiológicamente se conoce como un co-transporte. La estructura que realiza este co-transporte se conoce como simportador sodio/glucosa o sodio/galactosa, el que por cada dos iones de sodio que ingresan a los enterocitos permite la entrada de una molécula de glucosa o galactosa. El sodio que entra al enterocito es re-transportado hacia la sangre a través de un transportador conocido como “bomba de sodio” o “Na/K ATPasa”. La glucosa y la galactosa, a su vez, son transportadas desde el enterocito a la sangre por un transportador identificado como GLUT2 y cuyas características son muy similares a las del GLUT1. Estos mecanismos permiten una absorción muy eficiente de la glucosa y de la galactosa. La absorción de la fructosa es menos eficiente que la absorción de la glucosa y de la galactosa. Solo opera un mecanismo de difusión facilitada a través de un transportador de características similares al GLUT1, el GLUT5 ubicado en el segmento yeyuno-íleon, pero no exite un co-transporte en los segmentos más distales del intestino como ocurre con la glucosa y la galactosa. La salida de la fructosa desde la célula intestinal al torrente sanguíneo ocurre también por difusión facilitada a través de un transportador similar al GLUT2 (¿GLUT5?). De esta manera, la absorción de la fructosa es menos eficiente que la absorción de la glucosa y de la galactosa, algo que ha motivado al desarrollo de dietas con alto contenido de fructosa, ya que además de ser más dulce que la sacarosa tendría un menor efecto calórico por menor consumo (mayor efecto edulcorante) y menor absorción (menor eficiencia de transporte). La figura 1.3 resume los mecanismos de absorción a nivel intestinal de los monosacáridos.

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FIGURA 1.3

Existe una condición genética rara identificada como “intolerancia a la fructosa” y se debe no a un problema de absorción sino a un bloqueo en la transformación de la fructosa en glucosa en el hígado. La fructosa plasmática es transformada en fructosa-1-fosfato en el hígado, la que posteriormente se transforma en glucosa-1-fosfato y glucosa-6-fosfato entrando así a la vía glicolítica. En la intolerancia a la fructosa, esta no se transforma en glucosa-1-fosfato, con lo cual se acumulan grandes cantidades de fructosa-1-fosfato produciendo una disminución de la disponibilidad de fosfato a nivel hepático, lo cual inhibe el mecanismo de producción de energía de este tejido. Durante un tiempo se pensó que la administración de fructosa por vía intravenosa tendría más ventajas que la administración de glucosa intravenosa. Sin embargo, una alta concentración de fructosa sanguínea lleva a la formación de una alta cantidad de fructosa-1-fosfato en el hígado, produciendo una deficiencia de la disponibilidad de fosfato, lo cual acelera la degradación glicolítica de las reservas de glucosa almacenadas como glicógeno, produciendo una alta cantidad de lactato, este baja el pH plasmático a tal punto que puede constituir un riesgo para la vida. Como ya se comentó, la galactosa se absorbe tan eficientemente como la glucosa, sin embargo existe una enfermedad genética denominada galactosemia, en la cual no se produce la transformación de la galactosa a glucosa en el hígado. Sus síntomas son anormalidades en el desarrollo, retardo mental y daño hepático que puede producir la muerte. El exceso de galactosa en el plasma acelera su transformación en un alcohol, el

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galactitol, el que al acumularse en el cristalino del ojo produce cataratas y posteriormente ceguera. Mediante los mecanismos ya analizados, los monosacáridos alcanzan el torrente sanguíneo, cuya presencia, mayoritariamente determinada por la glucosa, se conoce como glucemia o glicemia. Este parámetro es bajo en ayuno (70-90 mg/dL) y sube inmediatamente después de las comidas (glucemia post prandial), para luego de algunas horas sin ingerir alimentos, retornar al nivel basal. Un aspecto importante, referente a la digestión y absorción de los carbohidratos, es el “índice glucémico”. Los alimentos que contienen carbohidratos y que son hidrolizados y absorbidos muy rápidamente (carbohidratos rápidos) producen un rápido aumento de la glucemia, con lo cual constituyen alimentos de “alto índice glucémico”, produciendo una importante secreción de insulina. Este el caso de alimentos a los cuales se les ha adicionado sacarosa, por ejemplo. Por el contrario, aquellos que se hidrolizan y absorben lentamente (carbohidratos lentos), producen un aumento mucho menos significativo de la glucemia y menores descargas de insulina, estos son los alimentos de “bajo índice glucémico”. Es el caso de alimentos con alto contenido de almidones complejos (mayor proporción de amilopectina que de amilosa). De esta forma, ha cambiado la clásica visión sobre la digestión y absorción de los carbohidratos que solo consideraba el tamaño molecular de estos, clasificándolos solamente como “simples” y “complejos”. Un ejemplo de esto es la observación que las “pastas” producen un menor índice glucémico que el pan, efecto derivado de los diferentes procedimientos de fabricación de ambos alimentos. La figura 1.4 muestra el índice glucémico de algunos alimentos comunes. La visión actual sobre el rol de los carbohidratos en la alimentación también ha cambiado sustancialmente. Antes se les consideraba de relativa poca importancia y casi nunca se determinaban analíticamente como parte del contenido de nutrientes de un alimento, sino que se obtenían por diferencia de los otros macronutrientes y del agua. Hoy día existe un creciente interés por conocer la composición y tipo de carbohidratos de un alimento, para lo cual se han implementado técnicas específicas para la medición de cada uno de sus componentes (el llamado “perfil de azúcares” y que se realiza por cromatografía liquida de alta presión, HPLC). Es así como interesa la composición de oligosacáridos, de disacáridos, de fibra dietaria soluble y de almidón resistente de un alimento. Ahora sabemos más sobre la biosíntesis de los diferentes carbohidratos, de sus propiedades físicas, químicas, y fisiológicas, de cómo son absorbidos y fermentados en el intestino grueso. Muchos de ellos, antes no considerados de valor nutricional, tienen propiedades funcionales. Valorizamos la funcionalidad de la inulina, antes considerada como “no nutricional”, de los fructanos símiles de inulina, de la oligofructosa, de la lactulosa, etc. Son muchos los ejemplos en los cuales los carbohidratos han encontrado una nueva valorización.

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FIGURA 1.4

1.3 DIGESTION Y ABSORCION DE LOS LIPIDOS La digestión y la absorción de los lípidos es un proceso mucho más complejo que la digestión de los carbohidratos y también de las proteínas. En términos de consumo, nuestra alimentación aporta una variedad de lípidos mucho mayor que de carbohidratos. Consumimos triglicéridos y fosfolípidos que contienen diferentes tipos de ácidos grasos (saturados, monoinsaturados, y poliinsaturados) y de diferente tamaño de cadena (de cadena corta, media, larga, y muy larga), consumimos además esteroles de origen animal, como el colesterol, o de origen vegetal, como los fitoesteroles. Además, algunos alimentos vegetales aportan ceras, que son ácidos grasos unidos a alcoholes de gran tamaño, y que habitualmente no son absorbidas. Sin embargo, porcentualmente el mayor consumo es el de triglicéridos (95% aproximadamente de los lípidos de la dieta) provenientes de aceites y grasas de origen vegetal y/o animal. Por esta razón se analizará principalmente la digestión y absorción de los triglicéridos, posteriormente la de los fosfolípidos y del colesterol y esteroles en general. La figura 1.5 muestra el contenido de ácidos grasos de distintas materias grasas, y la figura 1.6 el contenido de lípidos de alimentos de consumo habitual. 1.3.1 Digestión de los triglicéridos La digestión de los triglicéridos se inicia en la cavidad bucal. Unas glándulas identificadas como glándulas de von Ebner, que se ubican detrás de las glándulas parótidas que producen

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la saliva, incorporan al contenido salival una enzima identificada como lipasa lingual. Esta enzima comienza de inmediato a liberar solo los ácidos grasos unidos al carbono 3 del glicerol (identificada como posición sn-3), formando principalmente diglicéridos y ácidos grasos libres. Al igual que en el caso de los carbohidratos, el tiempo de acción de la enzima está limitado por la permanencia del alimento en la boca. De esta manera, al producirse la deglución, llega al estómago una mezcla de triglicéridos no hidrolizados, diglicéridos y ácidos grasos libres. El proceso continúa en el estómago, el que secreta una lipasa muy similar a la lipasa lingual, identificada como lipasa gástrica. La enzima actúa en la misma posición (sn-3) que la lipasa lingual. Debido a que el tiempo de permanencia en el estómago es mucho más prolongado, la lipasa puede actuar con mayor eficiencia, produciendo una mezcla de diglicéridos y de ácidos grasos libres. A este nivel digestivo prácticamente ya no quedan triglicéridos. Los ácidos grasos de cadena corta liberados desde los triglicéridos (en la boca y estómago), y en menor proporción los de cadena media, pueden ser absorbidos directamente en el estómago y transportados al hígado por vía portal unidos a la albúmina plasmática, constituyendose así una fuente de energía de rápida disponibilidad. Este aspecto es muy importante, ya que ha permitido el desarrollo de los llamados triglicéridos de cadena corta y media, productos de síntesis que aportan rápidamente energía y que son muy útiles en tratamientos nutricionales de pacientes con problemas de absorción a nivel del intestino.

FIGURA 1.5

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El contenido gástrico es posteriormente vaciado al intestino delgado, donde se mezcla con el jugo pancreático y con la bilis secretada desde la vesícula biliar y producida por el hígado. El jugo pancreático, contiene una lipasa de alta efectividad (lipasa pancreática), la que continúa la hidrólisis de los triglicéridos y diglicéridos remanentes de la hidrólisis bucal y gástrica. La lipasa pancreática puede liberar tanto ácidos grasos unidos al carbono 3 como al carbono 1 (posición sn-1) del glicerol, con lo cual la hidrólisis finaliza con la formación de monoglicéridos cuyo ácido graso está unido al carbono 2 del glicerol (posición sn-2) y de ácidos grasos libres. La acción de esta lipasa es estimulada por diversas proteínas provenientes del páncreas (colipasa que activa a la lipasa) y también del propio intestino (colecistoquinina), la que estimula la secreción de la bilis. La bilis, que contiene las sales biliares, fosfolípidos, y colesterol, ejerce un efecto detergente y emulsionante de los monoglicéridos y de los ácidos grasos libres, atrapándolos en unas microgotitas de composición compleja identificadas como micelas mixtas.

FIGURA 1.6

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1.3.2 Hidrólisis de la grasa láctea La leche humana contiene una lipasa, la lipasa láctea, que puede hidrolizar indistintamente las posiciones sn-1, sn-2 y sn-3 de los triglicéridos que componenen el glóbulo graso de la grasa láctea, lo cual permite que los recién nacidos y los lactantes puedan hidrolizar casi totalmente la grasa láctea a glicerol y ácidos grasos libres, aún en ausencia de las lipasas lingual/gástrica y pancreática. La acción de la lipasa láctea, cuya actividad es estimulada por las sales biliares, y que no requiere de la presencia de la colipasa para su activación, es muy importante en el bebé recién nacido y particularmente en el prematuro, ya que en ellos la secreción de las enzimas digestivas es aún muy incipiente. Sin embargo, a las pocas semanas post-nacimiento se inicia la actividad lipolítica digestiva, por lo cual después de este período la lipasa láctea solo adquiere importancia en la hidrólisis de los sn-2 monoacilglicéridos formados a partir de la actividad de las lipasas lingual/gástrica y pancreática. La actividad lipolítica de la lipasa láctea es muy baja en la leche de vaca y se desactiva totalmente durante la pasteurización o el tratamiento UHT (ultra high temperature) que prolonga su vida útil. Esta es una de las muchas razones por las cuales la leche de vaca no reemplaza a la leche materna, produciendo trastornos digestivos al lactante (cólicos, estreñimiento, meteorismo). La figura 1.7 resume el proceso hidrolítico de los triglicéridos dietarios.

FIGURA 1.7

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1.3.3 Digestión de los fosfolípidos La mayor fuente de fosfolípidos en el proceso digestivo proviene de las sales biliares y solo una pequeña proporción proviene de la dieta. Estos últimos pueden ser de origen natural (estructuras de membranas celulares, por ejemplo, la lecitina del huevo) o provenientes de la preparación de los alimentos (utilizados como emulsionantes, dispersantes o estabilizantes). Los fosfolípidos contenidos en algunos alimentos, cualquiera que sea su origen, solo son hidrolizados en el intestino delgado por enzimas pancreáticas denominadas fosfolipasas A2, las que liberan el ácidos graso desde el carbono 2 del glicerol (sn-2), formando así lisofosfolípidos, esto es moléculas que solo contienen un ácido graso unido al carbono 1 (sn-1) del glicerol. Hay que recordar que el carbono 3 del glicerol (sn-3) mantiene unido un fosfato, el que a su vez une a la colina (en el caso de la fosfatidilcolina, o lecitina), o a la serina (fosfatidilserina), o a la etanolamina (fosfatidiletanolamina). 3.3.4 Digestión del colesterol El 95% del colesterol proveniente de los alimentos de origen animal generalmente se presenta unido a un ácido graso, es lo que se llama colesterol esterificado. Solo un 5% se ingiere en forma libre. El colesterol dietario no sufre ninguna modificación ni en la boca ni en el estómago, ya que estas cavidades no cuentan con enzimas capaces de romper la unión del colesterol con el ácido graso. Es el jugo pancreático el que contiene una enzima identificada como colesterol esterasa, la que libera al colesterol del ácido graso en el intestino delgado. Este colesterol se mezcla con el colesterol aportado por la bilis, el cual no es esterificado, incorporándose también a las micelas mixtas, y absorbiéndose aproximadamente en un 50% en las células intestinales. El 50% restante se elimina con las deposiciones. La dieta aporta en promedio unos 300 mg de colesterol y las sales biliares pueden aportar hasta 1000 - 1500 mg de colesterol, con lo cual el colesterol que se absorbe en el tubo digestivo es mayoritariamente de origen endógeno, lo cual significa que existe un importante reciclaje del colesterol endógeno. La figura 1.8 resume el proceso general de hidrólisis de los lípidos en el sistema digestivo. 1.3.5 Absorción de los monoglicéridos, ácidos grasos y del colesterol La absorción de los sn-2 monoglicéridos se produce en todo el intestino delgado, con una eficacia de aproximadamente el 95% en los adultos y de 85% a 90% en los lactantes (grasa de la leche humana) en condiciones normales. Los ácidos grasos insaturados tienden a ser absorbidos con mayor eficiencia que los saturados. Los de 12 o más átomos de carbono son absorbidos hacia el sistema linfático, incorporados en los quilomicrones. Los de 10 o menos átomos de carbono se absorben directamente hacia la circulación portal, ya sea en el estómago, como ya se comentó, o en el intestino siendo el hígado el primer tejido que los recibe.

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FIGURA 1.8

La absorción de los productos de la hidrólisis enzimática en el lumen intestinal, con la excepción de los ácidos grasos de cadena corta que siguen otro conducto metabólico, como ya se discutió, ocurre a través de las micelas mixtas. Estas estructuras macromoleculares en forma de “micro gotas” de 0,5 μm de diámetro en promedio, están formadas por una monocapa molecular de fosfolípidos que estructuran una partícula de forma relativamente esférica y que en su interior contiene ácidos grasos libres, monoglicéridos y colesterol libre. La proporción de monoglicéridos en relación a los fosfolípidos en las micelas mixtas es de

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30:1. Los lisofosfolípidos formados a partir de la hidrólsis de los fosfolípidos dietarios y también biliares, por su carácter anfipático, similar al de los fosfolípidos, se ubican mayoritariamente en la superficie de la micela mixta. Los fosfolípidos que estructuran la capa externa de la micela mixta provienen en su gran mayoría de la secreción biliar. La micela mixta se estructura, principalmente, en la región anatómica del intestino delgado identificada como de “zona de baja turbulencia”. Esta zona es la que se encuentra adyacente a las vellosidades intestinales, ya que en las regiones mas centrales del lumen intestinal se produce una “zona de alta turbulencia” derivada del movimiento peristáltico intestinal y debido, además, al alto contenido de agua del material digestivo en degradación. En la zona de baja turbulencia las micelas mixtas toman contacto con las microvellosidades de las células intestinales. La eficacia de la absorción de los ácidos grasos disminuye a medida que aumenta la longitud de la cadena. Los productos de la digestión lipídica que se incorporan a las micelas mixtas se absorben por difusión a través de diferentes mecanismos. En condiciones normales estos componentes están en equilibrio dinámico con el medio circundante y se intercambian espontáneamente de una partícula a otra debido a la acción peristáltica del intestino delgado, que permanentemente mezcla el contenido intestinal. La absorción de los componentes micelares hacia las células de la mucosa intestinal depende de que las micelas penetren a través de la capa acuosa no mezclada (zona de baja turbulencia) que separa el contenido intestinal del ribete en cepillo del intestino. Las micelas, a diferencia de otros componentes del contenido intestinal, atraviezan esta capa acuosa no miscible debido a su pequeño tamaño y a su naturaleza hidrófila (conferida por las sales biliares y los fosfolípidos). Como ocurre en el resto del intestino delgado, los componentes de las micelas están en equilibrio constante con el medio que las rodea. La concentración de los componentes inmersos en la capa acuosa no miscible y en el interior de la célula intestinal es más baja que la del medio circundante, en consecuencia, los productos de la hidrólisis fluyen a favor de la gradiente y por lo tanto hacia la célula intestinal. Las proteínas que en el intestino se unen a los ácidos grasos, facilitan el desplazamiento de los productos de la digestión a través de la membrana de las células intestinales. La concentración de tales proteínas se ha correlacionado con la tasa de absorción lipídica. La variación de la respuesta metabólica a la dieta entre un individuo y otro ha sido atribuida, en parte, al polimorfismo de una proteína que liga ácidos grasos. Las microvellocidades están recubiertas externamente por estructuras de polisacáridos los que unidos a los lípidos y a las proteínas que forman parte de la estructura de la membrana constituyen el glicocálix. El contacto de las micelas mixtas con el glicocálix desensambla la micela mixta, debido al microambiente ácido que se crea en el entorno de las microvellocidades, y que permite que los componentes internos de la micela mixta fluyan a través de la membrana plasmática. Para los ácidos grasos se han descrito transportadores específicos (identificados genéricamente como FATP4) que actúan a través de una gradiente de concentración favorable: lumen intestinal → enterocito. Este proceso corresponde a una difusión facilitada. Aunque no está del todo establecido, la selectividad de los diferentes transportadores estaría determinada por el tamaño de la cadena hidrocarbonada del ácido graso. No está aún claro como ocurre la absorción de los

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monoglicéridos, aunque se postula que al igual que los ácidos grasos, opera para ellos un mecanismo de difusión facilitada mediada por un transportador. Aunque generalmente se aceptaba que el proceso de absorción del colesterol es un proceso enteramente pasivo, la rapidez con que ocurre permitió a algunos investigadores identificar un transportador específico de alta eficiencia para los esteroles (no solo para el colesterol), identificado como Transportador Niemann-Pick C1 tipo L1. Este transportador es el blanco de uno de los medicamentos que se utilizan para el tratamiento de las hipercolesterolemias, el ezetimibe, droga “diseñada” para inhibir a este transportador. El proceso de digestión y de absorción de los lípidos dietarios es altamente eficiente si se cuenta con una adecuada secreción de bilis y una alta actividad de las enzimas pancreáticas involucradas en la hidrólisis. Solo una pequeña porción de las grasas y aceites no es hidrolizada y/o absorbida, por lo cual la aparición de lípidos en las deposiciones (esteatorrea) es una señal de un mal funcionamiento hepático y/o pancreático. Esta condición puede provenir de muchas situaciones patológicas, como la pancreatitis, la obstrucción biliar, la fibrosis cística, o el síndrome del intestino corto. Algunos aceites están formados por triglicéridos que poseen ácidos grasos hidroxilados en su cadena hidrocarbonada. Estos grupos químicos impiden la acción de las lipasas, por lo cual los triglicéridos no son hidrolizados y por ende no son absorbidos. Por el contrario, forman una capa aislante entre las vellosidades intestinales y el contenido luminal, por lo cual su efecto será laxante ya que no solo impiden la absorción de los nutrientes, también impiden la reabsorción del agua en el intestino grueso y aceleran el tránsito intestinal. Es el caso del aceite de ricino (“castor oil”) por su alto contenido de ácido ricinoleico (ácido graso hidroxilado) o la grasa del ruvettus, un pez oriental cuyo consumo produce un fuerte efecto laxante. Se han desarrollado algunos medicamentos para el tratamiento de la obesidad que basan su efectividad en la inhibición de la actividad hidrolítica de la lipasa pancreática, por lo cual se produce una absorción reducida de las grasas dietarias. Es el caso del medicamento Orlistat (Xenical®). El Orlistat es un derivado sintético hidrogenado de la lipstatina (hidroxilipstatina), un inhibidor natural de las lipasas pancreáticas, producido por el hongo Streptomyces toxytricini, que bloquea la hidrólisis de los triglicéridos al unirse covalentemente a un residuo de serina en el sitio activo de las lipasas. El consumo de Orlistat en dosis de 120 mg, tres veces al día, puede disminuir hasta en un 30% la digestión de los triglicéridos dietarios. Algunos productos que se utilizan como sustitutos de grasas dietarias, pero que son de bajo o nulo efecto energético, basan su efectividad en el hecho que aunque poseen muchas características similares a las grasas dietarias (apariencia, color, plasticidad, en algunos casos sabor, etc), su estructura química les impide ser hidrolizados por las lipasas intestinales. El Olestra es un producto que fue desarrollado por Procter & Gamble (USA) y que se trata de una molécula de sacarosa cuyos grupos hidroxilos están sustituidos por ácidos grasos de diferente tamaño de cadena. Esta unión no es hidrolizada por las lipasas, por lo cual el Olestra no se absorbe y su aporte energético es equivalente a 0 cal. Aunque no ha sido un éxito como se esperaba, se le utiliza en la preparación de diferentes “snacks” y de productos de confitería, para lo cual cuenta con la aprobación de la FDA (USA).

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En la célula intestinal, los monoglicéridos, los lisofosfolípidos y el colesterol son reconvertidos en triglicéridos, fosfolípidos y colesterol esterificado, respectivamente, e incorporados en la formación de un quilomicrón (proceso conocido como reesterificación). El quilomicrón abandona la célula intestinal y después de un trayecto por vasos linfáticos es vaciado al torrente circulatorio para proveer de ácidos grasos, que se liberan desde los triglicéridos que transporta el quilomicrón, a los diferentes tejidos del organismo. En forma similar a la glicemia, el nivel de quilomicrones en la sangre se denomina quilomicronemia, la que aumentará en la condición postprandial, sobre todo si el alimento consumido es rico en materias grasas. Las sales biliares de las micelas no se absorben junto con los productos de la digestión de los lípidos, sino en forma independiente por medio de mecanismos pasivos y activos de alta eficiencia ya que aproximadamente un 97% a 98% de las sales biliares son reabsorbidas en el íleon y retornadas al hígado, a través del circuito identificado como circulación entero-hepática. 1.4 DIGESTION Y ABSORCION DE LAS PROTEINAS Las proteínas son nutrientes que cumplen una gran variedad de funciones: estructurales, reguladoras, defensivas, de transporte, y energéticas. Debido a estas importantes funciones, es que nuestro organismo “cuida” mucho a las proteínas, regulando de tal forma su metabolismo de modo que solo una pequeña cantidad sea utilizada en forma normal con fines energéticos. Solo en condiciones de deficiencia de carbohidratos, y principalmente de lípidos, es cuando se realiza un proceso más activo de degradación de proteínas tisulares con la finalidad de producir glucosa y energía en desmedro de sus otras funciones. La necesidad de ingerir proteínas deriva del requisito nutricional de contar con sus elementos estructurales, los aminoácidos. No necesitamos de todos los aminoácidos provenientes de las proteínas, ya que varios de ellos los puede biosintetizar nuestro organismo (son los aminoácidos no esenciales). Sin embargo, dado que no podemos formar un grupo de ellos (aminoácidos esenciales), es que se justifica la necesidad de consumir proteínas en nuestra dieta. La figura 1.9 muestra el contenido de proteínas de algunos alimentos.

3.4.1 Digestión de las proteínas Las proteínas no sufren ninguna modificación en la cavidad bucal, ya que a diferencia de los carbohidratos y de los lípidos, no existen enzimas que puedan degradar a las proteínas en la cavidad bucal, por lo cual su digestión comienza en el estómago. El proceso se inicia con la secreción de ácido clorhídrico, la que se produce en respuesta a estímulos visuales y/o olfatorios (por ejemplo, ver u oler un rico asado) llamada fase cefálica del proceso digestivo. En forma casi simultánea a la secreción del ácido clorhídrico, las células gástricas secretan una enzima en forma inactiva (zimógeno), el pepsinógeno, el que es activado a pepsina por el ácido clorhídrico.

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FIGURA 1.9

Modificado de Mataix, 2005 Una vez iniciado el proceso digestivo, es la propia pepsina la que transforma a las moléculas de pepsinógeno en más moléculas de pepsina. La acción conjunta del ácido clorhídrico y de la pepsina, transforma a las proteínas en estructuras de menor tamaño (péptidos) que posteriormente pasan al intestino delgado. En esta cavidad, el jugo pancreático, que cuenta con una gran variedad de enzimas proteolíticas, continúa el proceso (endopeptidasas y exopeptidasas). Las enzimas pancreáticas también son secretadas en forma inactiva, transformándose en sus formas activas, inicialmente por efecto de una enzima secretada por el propio intestino (enteroquinasa) y posteriormente en una cadena de activaciones iniciada por una de las enzimas pancreáticas ya activada (la tripsina). El proceso ocurre de la siguiente manera: el tripsinógeno es transformado a tripsina activa por efecto de la enzima enteroquinasa, que es secretada por las células intestinales. Posteriormente, la tripsina realiza la activación en cadena del quimotripsinógeno a quimotripsina, de la procarboxipeptidasa a carboxipeptidasa, de la procolagenasa a colagenasa y de la proelastasa a elastasa. La acción conjunta de todas estas enzimas transforma a las proteínas y péptidos de mayor tamaño, en pequeños péptidos de dos a

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cuatro aminoácidos (di, tri y tetrapéptidos). Posteriormente, son enzimas secretadas por las células intestinales las que finalizan el proceso. Estas son di y tripeptidasas, capaces de transformar a los péptidos pequeños en aminoácidos libres y fracciones menores de di y tripéptidos. La figura 1.10 esquematiza el proceso de activación de los zimógenos, y la figura 1.11 el proceso general de digestión de las proteínas.

FIGURA 1.10

1.4.2 Absorción de los aminoácidos Los aminoácidos formados por el proceso hidrolítico realizado por las exo y endopeptidasas y que constituyen el 70-80% del producto de la hidrólisis de las proteínas dietarias, son absorbidos por las células intestinales a través de transportadores específicos de acuerdo a la estructura de los diferentes grupos de aminoácidos. Esta absorción ocurre principalmente en el íleon en la que participan co-transportadores que dependen de sodio (simportadores sodio/aminoácidos). También se absorbe una cierta proporción de dipéptidos y tripéptidos (20-30% de los productos de hidrólisis), proceso que ocurre principalmente en el yeyuno y que opera por mecanismos menos específicos que los utilizados para los aminoácidos libres, ya que dada la gran variedad de di y tripéptidos que se pueden formar a partir de la

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digestión de las proteínas, es poco probable que existan transportadores específicos para cada uno de ellos. Los di y tripéptidos absorbidos son posteriormente hidrolizados a sus respectivos aminoácidos en el interior de las células intestinales y transportados a la sangre. Por lo tanto, en el período post prandial también se observará un aumento del nivel de aminoácidos en la sangre, el que se conoce como aminoacidemia post prandial. Es destacable que ciertos dipéptidos y tripéptidos no son hidrolizados en las células intestinales pudiendo alcanzar la circulación sanguínea, especialmente aquellos que contienen prolina e hidroxiprolina debido a que estos aminoácidos no son hidrolizados por las exopeptidasas intestinales. Se ha establecido que la presencia de estos di y tripéptidos en la sangre produce importantes efectos hipotensores, aspecto que los ha llevado a ser incorporados en algunos alimentos con la finalidad de producir efectos benéficos en la presión vascular. Un excelente ejemplo para el desarrollo de alimentos funcionales.

FIGURA 1.11

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1.5 DIGESTION Y ABSORCION DE LOS MICRONUTRIENTES Los micronutrientes, vitaminas y minerales no sufren un proceso de digestión propiamente tal ya que la mayoría de ellos, referido a las vitaminas, no sufren cambios estructurales diferentes a los ocasionados por los procesos de cocción, calentamiento o fritura al que haya sido sometido el alimento. Las enzimas digestivas no afectan la estructura y/o biodisponibilidad de los micronutrientes, salvo que el propio alimento tenga componentes, como la fibra, la que puede retener el colesterol (aunque esto puede ser más bien positivo) o los fitatos que afectan la absorción de minerales como el hierro, calcio, magnesio, etc. Los diferentes segmentos del intestino delgado y del intestino grueso presentan características especiales para la absorción de algunos micronutrientes. Duodeno: Absorción de las vitaminas A y E, ácido fólico, riboflavina y tiamina. Absorción de hierro, calcio, zinc y magnesio. Yeyuno: Absorción de sodio, potasio y cloruros. En este segmento también se absorbe agua. Íleon: Absorción de vitaminas B12 y K. También se absorbe sodio, potasio y cloruros. Además en este segmento se absorben en forma muy selectiva y eficiente las sales biliares, además de agua. Colon: En los diferentes segmentos del colon se absorbe la vitamina K (originada por la microbiota intestinal), sodio y potasio. Es posible que la biotina se absorba a este nivel. El agua es absorbida, aunque en mucha menor cantidad que en el intestino delgado. 1.6 CONTROL ENDOCRINO DEL PROCESO DIGESTIVO La secreción pancreática de las enzimas digestivas que secreta esta glándula, está sujeta a un fino control hormonal. Las células del duodeno distal y del yeyuno proximal producen por estimulación nerviosa una pequeña hormona peptídica, la colecistoquinina (antes llamada pancreozimina) frente a la presencia de los lípidos y de las proteínas parcialmente digeridas que alcanzan estas regiones del intestino delgado. La colecistoquinina actúa sobre la vesícula biliar, produciendo su contracción y la liberación de la bilis, y sobre las células exocrinas del páncreas, causando la liberación de las enzimas digestivas. La hormona también reduce la motilidad gástrica, con lo cual disminuye el flujo del contenido gástrico (el quimo) desde el estómago al intestino delgado, permitiendo así una mejor digestión gástrica de los alimentos por un mayor tiempo de permanencia de estos en el estómago. Otras células intestinales producen otro pequeño péptido, la secretina en repuesta al bajo pH del quimo que proviene del estómago. La secretina causa que el páncreas y el hígado, este último vía el conducto biliar, secreten una solución acuosa rica en bicarbonato que tiene como finalidad neutralizar el contenido gástrico, generando así el pH adecuado para la acción de las enzimas pancreáticas. La figura 1.12 resume el control del proceso digestivo.

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FIGURA 1.12

1.- Las células endocrinas del intestino producen colescistoquinina y secretina. 2.- La colecistoquinina inhibe la motilidad gástrica. 3.- La colecistoquinina estimula la secreción de enzimas pancreáticas y la secreción de bilis por el hígado. 4.- La secretina estimula la secreción de bicarbonato por el páncreas.

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1.7 EL PROCESO DIGESTIVO EN EL ORIGEN DE LA FUNCIONALIDAD DE ALGUNOS ALIMENTOS Las particulares características del sistema digestivo y de los productos de degradación de los alimentos, han permitido visualizar la funcionalidad de algunos componentes alimentarios y/o el carácter nutracéutico de otros. Los ejemplos son varios, oligosacáridos que se transforman en fibra soluble en el intestino debido a que no son totalmente hidrolizados. Productos de la digestión de diferentes nutrientes que son utilizados por las bacterias intestinales para su desarrollo (prebióticos), o bacterias que no son destruidas por el sistema digestivo y que permiten recolonizar en forma benéfica el intestino grueso (probióticos). Esteroles vegetales que pueden competir con la absorción del colesterol, disminuyendo su absorción (fitoesteroles y fitoestanoles). Acidos grasos poliinsaturados de cadena larga que pueden ejercer importantes efectos en la protección de la salud cardiovascular o del sistema nervioso. Péptidos que ejercen efectos hipotensores, proteínas que aumentan la disponibilidad de calcio en el intestino, ácidos grasos de estructura muy particular que pueden disminuir la cantidad de tejido adiposo, etc. Son muchos los ejemplos y muchos de ellos serán analizados en los diferentes Capítulos del Diploma. 1.8 REFERENCIAS GENERALES Bracco, U. (1994). Effect of triglyceride structure on fat absorption. Am. J. Clin. Nut. 60, 1002S-1009S. Kubow, S. (1996). The influence of positional distribution of fatty acids in native, interesterified and structure-specific lipids on lipoprotein metabolism and atherogenesis. Nut. Biochem. 7, 530-541. Nutrición para Educadores, José Mataix, Editor General. Fundación Universitaria Iberoamericana, segunda edición, Madrid, 2005. Ros, E. (2000). Intestinal absorption of triglyceride and cholesterol. Dietary and pharmacological inhibition to reduce cardiovascular risk. Atherosclerosis 151, 357-379. Stahl, A., Hirsch, DJ., Gimena, RE., et al. (1999). Identification of the major intestinal fatty acid transport protein. Mol. Cell. 4, 299-308. Valenzuela, A., Sanhueza, J., Nieto, S. (1997). Digestión, absorción y transporte de los ácidos grasos: una perspectiva diferente en la interpretación de sus efectos nutricionales. Aceites & Grasas X, 582-588. Valenzuela, A., Sanhueza, J., Nieto, S. (2002). El uso de lípidos estructurados en la nutrición: una tecnología que abre nuevas perspectivas en el desarrollo de productos innovadores. Rev. Chil. Nutr. 29, 106-114.

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Wilson, MD., Rudel, L. (1994). Review of cholesterol absorption with emphasis on dietary and biliary cholesterol. J. Lipid Res. 35, 943-955.