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BIOQUMICA DE LA NUTRICIN HUMANA

Protenas, Lpidos y Carbohidratos.

scar Jaramillo Robledo

Ciruga de Trax. Hospital Departamental Santa Sofa de Caldas.

Profesor Departamento Clnico Quirrgico. Universidad de Caldas.

Ex Presidente Asociacin Colombiana de Nutricin Clnica

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Palabras Claves: Nutricin. Bioqumica. Metabolismo. Protenas. Lpidos.

Carbohidratos.

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Resumen.

Se presentan los hechos principales de la bioqumica y el metabolismo de las

protenas, los lpidos y los carbohidratos, resaltando su importancia en la nutricin

clnica.

Se proponen unos principios de la nutricin en general y de la nutricin clnica en

particular.

Introduccin.

Los enormes avances logrados en el soporte nutricional se han basado en los

progresos alcanzados en la comprensin de la estructura, metabolismo y funciones

orgnicas de todos los nutrientes incluyendo los macronutrientes - protenas, lpidos y

carbohidratos -, los electrolitos, las vitaminas y los elementos traza. El conocimiento de

las funciones de nutrientes tales como la glutamina y la arginina, cambi las propuestas

nutricionales para algunos grupos de pacientes. Es la comprensin de estos principios

bioqumicos bsicos lo que permite enfrentar, de manera racional, el soporte

metablico y nutricional de nuestros pacientes.

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La vida permanece si el ser vivo es capaz de mantenerse como miembro activo de los

ciclos de la naturaleza a los que est integrado: el ciclo de la energa, el ciclo del agua,

el ciclo del oxgeno, el ciclo del carbono, el ciclo del nitrgeno, el ciclo del fsforo y

muchos otros ms. Cuando existe equilibrio o balance positivo para el ser viviente su

estancia est asegurada. Por el contrario, cuando el ser vivo no logra proveerse de

ms elementos de los que pierde, el proceso vital entra en decadencia y aparecen los

signos de la muerte, entendida, no como un momento, sino como un proceso. Es

cierto, por sanos que estemos, que morimos un poco todos los das. En la enfermedad

y, en especial en la malnutricin, alejados de la participacin de los ciclos de la vida,

morimos cada da ms de lo que debiramos. No puede haber prioridad mayor en el

ejercicio de las ciencias para la salud que mantener al hombre dentro de los ciclos

biolgicos, antes de pensar en otras entidades nosolgicas que afectan al ser humano.

As, la nutricin podra definirse como aquella ciencia que mantiene al hombre dentro

de los ciclos biolgicos y debe considerarse la ciencia bsica por excelencia, pues,

sobre una nutricin adecuada, debe construirse la totalidad del ejercicio de quienes se

preocupan por la salud del hombre.

La ley de la conservacin de la materia nos ensea que la materia no se crea ni se

destruye. La masa total de materia viva que ha existido desde la aparicin de la vida en

la tierra supera a la masa de nitrgeno y carbono disponible en el planeta. Por tanto, el

nitrgeno y el carbono deben haberse utilizado en repetidas veces para hacer parte de

los seres vivos. En este sentido la reencarnacin, no del alma sino de la materia, es un

hecho innegable.

Los vegetales fijan una gran cantidad de carbono. Por ejemplo, una hectrea de caa

de azcar captura desde la atmsfera 20 toneladas de carbono. El carbono que est

depositado desde hace millones de aos en forma de carbn y de petrleo, estar

disponible, de nuevo, por la combustin de stos hermosos fsiles informes. La mayor

parte del carbono de la tierra se encuentra en forma de carbonatos. Si no existiera la

posibilidad de renovacin, las plantas agotaran las reservas disponibles. La

respiracin de las clulas animales devuelve una buena cantidad del carbono en forma

de CO2 que resulta del metabolismo de los vegetales consumidos por ellas. Otra

cantidad apreciable procede de la descomposicin de las plantas y los animales

muertos mediada por hongos y bacterias.

La fuente de nitrgeno para la sntesis de aminocidos y protenas son los nitratos del

agua y de los suelos. Los nitratos son absorbidos por las plantas para la formacin de

protenas. Los animales consumen las plantas y producen sus propios aminocidos y

protenas. El nitrgeno del aire puede ser fijado por las algas verde-azuladas y por las

bacterias del suelo. Las races de algunas leguminosas se combinan con bacterias y

logran, as, la fijacin de nitrgeno atmosfrico, funcin que no pueden realizar en

forma aislada. Los residuos azoados de los animales y la descomposicin de sus

aminocidos y protenas generan el amonaco que es convertido en nitritos y nitratos,

reiniciando el ciclo.

La primera ley de la termodinmica seala que la energa no se crea ni se destruye

sino que se transforma. La segunda ley de la termodinmica ensea que cuando la

energa se transforma de un tipo en otro, disminuye la cantidad til, pues una parte se

disipa en forma de calor.

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Slo un 3% de la energa solar que les llega a las plantas, es fijada por la

fotosntesis en forma de enlaces moleculares. El animal que consume la planta

libera la cantidad de energa por ella capturada y se pierde una parte en forma

de calor. Si este animal es devorado por otro, liberar de nuevo esa energa,

utilizando una parte y desperdiciando, de nuevo, otra porcin en forma de

calor. De tal manera que la energa til va disminuyendo en la pirmide

alimentaria y, por tanto, el nmero de depredadores se ir haciendo cada vez

menor, aunque ganan fiereza.

De acuerdo con la manera como los seres vivos se proveen su nutricin, es

decir, se integran a los ciclos de la materia y la energa, se puede dividir en

autotrficos y heterotrficos. Autotrficos son aquellos que pueden captar su

energa mediante la fotosntesis o mediante reacciones qumicas -

quimiosintticos -. Los heterotrficos son los incapaces de proveerse de su

propia energa y deben obtenerla de los autotrficos o de materia orgnica en

descomposicin - saprfitos -. Si el ser viviente debe buscar, capturar,

consumir, digerir y absorber el alimento, es denominado Holozico. Por tanto,

el hombre, desde el punto de vista de la manera de nutrirse, se clasifica como

un ser vivo Heterotrfico, Holozico.

En un concepto ms general del que la fisiologa clsica ha manejado, es til

extender el concepto de nutriente a todas aquellas sustancias necesarias para

la vida. Con frecuencia nos olvidamos que el ms prioritario de los nutrientes es

el oxgeno mismo, receptor final de electrones en las cadenas oxido reductoras.

La autonoma del organismo para sobrevivir una determinada cantidad de

tiempo con la supresin de uno de los nutrientes define la prioridad de ellos. A

este hecho podramos llamarlo Principio de Prioridad. Es clara la

preponderancia del oxgeno, sin el cual la vida se encuentra amenazada en

minutos. Es tolerable la supresin del agua y de algunos electrolitos durante

unos pocos das. La falta de protenas empieza a ejercer efectos adversos a

partir de la primera semana. La deficiencia de cidos grasos insaturados har

sus estragos en el primer mes. Sern evidentes los sndromes por dficit de

vitaminas en unas pocas semanas o meses y los de deficiencia de elementos

traza en meses o aos. En esta misma sucesin debern corregirse las

deficiencias nutricionales. Es de primer orden la oxigenacin del enfermo. Al

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paciente hipxico es intil suplirle otros nutrientes. De urgencia son la

correccin de la deshidratacin y de los desequilibrios electrolticos. El paciente

mal perfundido no utilizar nutriente alguno. El paciente oxigenado e hidratado

deber recibir como siguiente paso protenas. Las grasas insaturadas, las

vitaminas y los elementos trazan, al igual que los carbohidratos darn una

espera.

Otro parmetro para evaluar la importancia de los nutrientes es su capacidad

de ser producidos por el organismo humano a partir de otro nutriente, lo que

podra denominarse Principio de Esencialidad. La capacidad de generacin

de nutrientes por el organismo es muy limitada y se reduce a la produccin de

glucosa a partir de aminocidos, de grasas saturadas a partir de carbohidratos

y protenas, y de algunos aminocidos llamados, entonces, no esenciales.

Todos los dems nutrientes son esenciales y esta caracterstica puede

clasificarse en grados de acuerdo al tiempo que el organismo puede sobrevivir

sin dao a su supresin: Esencialidad Muy Alta: Oxgeno, Alta: Agua y

Electrolitos, Moderada: Protenas, Lpidos Esenciales, Baja: Vitaminas,

Elementos traza, Nula: grasas saturadas, aminocidos no esenciales,

carbohidratos. De todas maneras, la supresin prolongada de cualquiera de los

nutrientes llevar a un dao orgnico y casi siempre a la muerte. (Tabla

Nmero 1).

El Principio de Dependencia nos pone en alerta, pues ensea que la

deficiencia de cualquier nutriente altera de manera ms o menos importante el

metabolismo de los dems nutrientes. La falta de carbohidratos altera el

metabolismo de protenas y lpidos, la deficiencia de uno solo de los

aminocidos esenciales perturba la utilizacin de los dems en la sntesis de

protenas, la falta parcial de oxgeno o de agua o de electrolitos, compromete

el metabolismo de todos los nutrientes.

Somos parte de los ciclos de la naturaleza y en nosotros confluyen elementos

tan frecuentes como el nitrgeno, el oxgeno y el carbono y otros tan escasos

como el cobalto o el molibdeno. Ningn elemento de la naturaleza nos es

extrao y dependemos para una perfecta salud de todos ellos. A esto lo

podramos llamar Principio de Universalidad. Este principio encuentra cada

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vez ms validez cuando, en programas de soporte parenteral prolongados,

aparecen cada vez con mayor frecuencia sndromes de deficiencia de

elementos como el selenio o el molibdeno, por ejemplo.

El Principio de Precisin se acerca al concepto de que la cantidad dada de un

nutriente debe moverse dentro de lmite que, a veces, son bastante estrechos.

La falta del nutriente termina en deficiencia, su exceso lleva a no- utilizacin, a

transtornos en el metabolismo de los dems nutrientes o a dao corporal. Este

ltimo efecto lleva al Principio de No Inocuidad: Ningn nutriente

suministrado de manera anmala es completamente inocuo.

PROTENAS:

Las protenas son macromolculas constituidas por aminocidos. Las

caractersticas de las protenas se deben a la cantidad, calidad y organizacin

de los aminocidos que las conforman. Estn compuestas por carbono,

oxgeno, hidrgeno y nitrgeno. Lo que hace diferente a las protenas de los

dems compuestos orgnicos es su alto contenido de nitrgeno. El 16% del

peso de una protena es nitrgeno. Es decir, 100 gramos de protena contienen

16 gramos de nitrgeno. De esta manera, si uno quiere convertir gramos de

nitrgeno a gramos de protena deber multiplicarlos por 6.25 que es el factor

que resulta de dividir 100 entre 16.

Las principales funciones de las protenas son: formacin de estructuras

(colgeno, elastina), defensa (inmunoglobulinas), coagulacin (fibringeno),

transporte (albmina, transferrina), regulacin metablica (enzimas),

movimiento (msculos esqueltico, liso y cardaco). En condiciones de ayuno y

estrs pueden entregar sus aminocidos para la adquisicin de energa o de

elementos estructurales prioritarios al momento metablico. La sntesis de las

protenas es un proceso mediado por el DNA y el RNA.

Estudiaremos ahora los aminocidos, las molculas que forman las protenas.

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Aminocidos:

La caracterstica de los aminocidos es la coexistencia en su molcula de un

radical amino (NH2) y de un radical carboxilo (COOH). El carbono alfa de un

aminocido se encuentra en el extremo de la cadena. Si los dos radicales,

amino y carboxlico, se encuentran unidos al carbono alfa, se denominar alfa-

aminocido. Si el grupo amino est unido al carbono beta, ser un beta

aminocido como, por ejemplo, alanina, si se encuentra en el carbono

gamma, ser gamma aminocido como el amino butrico (GABA).

Todos los aminocidos responden a la frmula general:

Como muestra la frmula, los grupos amino y carboxilo se encuentran unidos al

mismo tomo de carbono, llamado tomo de carbono alfa. Ligado a l se encuentra

un grupo variable (R). Es en dichos grupos R donde las molculas de los veinte

alfa aminocidos se diferencian unas de otras. En la glicina, el ms simple de los

cidos, el grupo R se compone de un nico tomo de hidrgeno. En otros

aminocidos el grupo R es ms complejo, conteniendo carbono e hidrgeno, as

como oxgeno, nitrgeno y azufre.

Cuando una clula viva sintetiza protenas, el grupo carboxilo de un aminocido

reacciona con el grupo amino de otro, formando un enlace peptdico. El grupo

carboxilo del segundo aminocido reacciona de modo similar con el grupo amino

del tercero, y as sucesivamente hasta formar una larga cadena. Esta molcula en

cadena, que puede contener desde cincuenta a varios cientos de aminocidos, se

denomina polipptido. Una protena puede estar formada por una o varias

cadenas, unidas por enlaces moleculares dbiles.

Los aminocidos pueden ser ismeros L o D. La glicina por no tener un carbono

asimtrico, no tienen formas ismeras.

Todos los aminocidos de las protenas orgnicas son Alfa L.

Aunque se han descrito ms de doscientos aminocidos, slo veinte de ellos hacen

parte de las protenas orgnicas.

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De acuerdo con su estructura orgnica, lo cual a su vez define en parte su

metabolismo, los aminocidos se pueden dividir en siete grandes grupos:

Grupo I. Aminocidos de Cadena Ramificada(AACR). Valina, Leucina,

Isoleucina.

Son aminocidos cuya molcula est constituida por cadenas lineales que se van

dividiendo a la manera de las ramas de un rbol - ramificando-. Su metabolismo es

principalmente muscular y una de sus funciones fundamentales es aportar el grupo

amino - NH2- al piruvato para la formacin de alanina, que ser transformada en

glucosa en el hgado. Tienen un efecto regulador sobre la degradacin y la sntesis

de la protena muscular. Ingresan al cerebro por el mismo sistema transportador

de los aminocidos aromticos y de manera competitiva.

Los AACR son metabolizados a cetocidos de cadena ramificada en el msculo,

donde la presencia de las transaminasas lo hace posible. nicamente se

transforman en acetil coenzima A en el hgado, rin, intestino y sistema inmune

donde se encuentra la enzima necesaria para este paso metablico, la 2

oxoisovaleratodeshidrogenasa, ausente en el msculo.

La produccin de glutamina sera regulada por la alanina que a su vez depende de

los AACR.

Grupo II. Aminocidos Aromticos (AAA). Fenilalanina, Tirosina y Triptfano.

Este grupo de aminocidos posee ncleos aromticos en sus molculas.

La tirosina se origina de la fenilanina por hidroxilacin - ganancia de un grupo

hidroxilo -, por accin de la enzima fenilalanina hidroxilasa. Es la deficiencia de

esta enzima la responsable de la fenilcetonuria con presencia de altos niveles de

fenilalanina que conducen a las lesiones neurolgicas caractersticas de la

enfermedad. Tambin se presentan niveles bajos de esta enzima en los recin

nacidos y, en especial, en los prematuros, lo que hace que la fenilalanina sea

txica para ste grupo de pacientes y la tirosina les sea esencial. El metabolismo

de los AAA ocurre principalmente en el hgado. Sus niveles altos en presencia de

dao heptico y su ingreso al cerebro con la produccin de neurotransmisores

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falsos o depresores, ha sido una de las explicaciones de la encefalopata

metablica de origen heptico. Los AAA hacen parte de las protenas pero,

adems, dan origen a las catecolaminas, a la tiramina, a la serotonina y a las

hormonas tiroideas.

Grupo III. Aminocidos que contienen Azufre. Metionina, Cistena.

La cistena puede originarse de la metionina por una ruta heptica especfica de

trans-sulfuracin. Una de las enzimas que interviene en este paso metablico es la

cistationasa, que se encuentra deprimida en los prematuros y recin nacidos y en

los pacientes con enfermedades hepticas. Bajo estas circunstancias la cistena se

considera un aminocido condicionalmente esencial. La cistena se conjuga

consigo misma para originar la cistina. La cistena y la cistina son antioxidantes

potentes. El metabolismo de estos aminocidos origina grupos sulfatos -SO4- que

hacen parte de los aniones no medibles. En algunas circunstancias pueden

originar acidosis metablica con brecha aninica alta.

La carnitina se origina en el metabolismo de la metionina y de la lisina. La

carnitina, forma un ster con la forma grasa Acyl CoA, y facilita, as, la

transferencia de cidos grasos de cadena larga a travs de las membranas

mitocondriales.

Grupo IV. Aminocidos con Grupos cidos y sus Amidas. cido Glutmico,

Glutamina. cido Asprtico, Asparagina.

Estos aminocidos contienen, adems del radical COOH propio de todos los

aminocidos, un segundo grupo carboxilo que les confiere propiedades de cido.

Tambin se les puede llamar aminocidos dicarboxlicos. Del cido glutmico se

deriva la glutamina, necesaria para la sntesis de las purinas y las pirimidinas y

precursora de la prolina y la hidroxiprolina , parte fundamental del colgeno. Se le

atribuye a la glutamina papel bsico en el mantenimiento del trofismo del intestino

delgado y el intestino grueso. Es usada por el rin para ejercer control cido

bsico por el mecanismo del amonio y es utilizada de manera preferencial por

todas aquellas clulas de replicacin muy rpida como las del sistema inmune, las

neoplsicas, los fibroblastos, los enterocitos, los colonocitos y las clulas

endoteliales. La glutamina es el aminocido libre ms abundante en el cuerpo

humano y constituye el 60% del total de los aminocidos libres en el tejido

muscular. En estados hipermetablicos es un sustrato de enorme utilizacin.

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Grupo V. Aminocidos con Grupos Bsicos. Arginina, Lisina, Hidroxilisina e

Histidina.

Adems del grupo amino -NH2- caracterstico de los aminocidos, contienen un

segundo grupo amino que les confiere propiedades bsicas. La arginina hace parte

del ciclo ornitina-citrulina-arginina responsable de la sntesis de la urea a partir de

NH3. La arginina es sustrato para la sntesis del xido ntrico. La arginina

incrementa la respuesta inmunitaria y produce efectos benficos para evitar la

translocacin bacteriana desde el intestino. La hidroxilisina hace parte del

colgeno. La 3- metilhistidina est presente en la actina y la miosina del tejido

muscular.

Grupo VI. Iminocidos. Prolina e Hidroxiprolina.

Contienen un grupo Imino - NH. Son los nicos aminocidos en los que el

nitrgeno hace parte del ncleo estructural. La hidroxiprolina se encuentra en el

tejido colgeno.

Grupo VII. Aminocidos que contienen Grupos Hidroxilos. Serina, Treonina.

Otra manera de clasificar los aminocidos es de acuerdo a la capacidad que tiene

el organismo de sintetizarlos. Los aminocidos esenciales son aquellos que el

organismo no puede sintetizar y deben por lo tanto proceder de fuentes exgenas.

Estos aminocidos son: valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, triptfano,

metionina, treonina y lisina. Posiblemente la arginina, indispensable en pacientes

desnutridos, spticos o en recuperacin de trauma y ciruga, pues esta relacionada

con la cicatrizacin y con estimulacin de la respuesta inmune. La histidina es

semiesencial porque puede ser producida en cantidades limitadas en los tejidos

pero la cantidad endgena no puede asegurar el crecimiento y el desarrollo en

individuos jvenes. La tirosina es esencial en los prematuros por su deficiencia de

fenilalanina hidroxilasa. Los aminocidos no esenciales son alanina, cido

asprtico, cido glutmico, prolina, hidroxiprolina, serina, glicina, taurina y cisteina.

En condiciones de enfermedad el concepto de esencial o no esencial debe

reconsiderarse, debido a que en las condiciones anormales un aminocido que no

es esencial, puede llegar a serlo en esa situacin particular, apareciendo el

concepto de aminocidos "condicionalmente indispensables".

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Para que una mezcla de aminocidos suministrada por cualquier va sea til para

la sntesis protica, debe contener todos los aminocidos esenciales y en

proporciones adecuadas, de lo contrario, una buena proporcin de ellos se ir a la

gluconeognesis.

Muchos alfa aminocidos no hacen parte de las protenas orgnicas pero poseen

funciones fundamentales en el metabolismo de los mamferos: es el caso de la

citrulina y el cido arginosuccnico intermediarios en la sntesis de la urea, de la

DOPA fundamental en la sntesis de las catecolaminas y de la mono, la di y la

triyodotirosina, que hacen parte de las hormonas tiroideas.

Otros aminocidos no alfa tienen gran importancia como la beta- alanina que hace

parte de la coenzima A y el cido gama amino butrico(GABA) fundamental en los

mecanismos de neurotransmisin.

Dos aminocidos pueden unirse mediante un enlace peptdico originando un

dipptido. Se ha encontrado que los dipptidos suministrados por va intravenosa

son metabolizados. Aminocidos que son inestables cuando se agregan a las

mezclas de nutricin intravenosa pueden administrarse en forma de dipptidos. El

mejor ejemplo de esta situacin lo aporta la glutamina que puede aportarse por va

parenteral en su forma dipeptdica L-alanil-Lglutamina o glicil-L-glutamina, pero no

como glutamina libre.

Otra manera de clasificar los aminocidos se basa en la posibilidad que tienen sus

esqueletos de carbono de transformarse, unos en glucosa y otros en acetilCoA.

Los primeros se denominan aminocidos glucognicos y los segundos aminocidos

cetognicos. Los glucognicos son: glicina, alanina, valina, leucina, fenilalanina ,

tirosina, aspartato, glutamato, prolina, arginina, serina, treonina. Los cetognicos

son: fenilalanina, tirosina, leucina, isoleucina, triptfano. Como puede verse, hay

algunos aminocidos que son tanto glucognicos como cetognicos.

Los siguientes ejemplos ilustran como los aminocidos ingresan en el ciclo de

Krebs:

Alanina, cisteina, glicina, hidroxiprolina, serina, treonina Piruvato Acetil CoA

Citrato.

Isoleucina, leucina, triptfano, lisina, fenilalanina, tirosina Acetil CoA Citrato.

Prolina, glutamina, histidina, arginina Glutamato Alfa Ceto Glutarato.

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Fenilalanina, tirosina Fumarato Oxalacetato + Acetil CoA Citrato.

Valina, metionina, isoleucina Succinil CoA Fumarato Oxalacetato + Acetil

CoA Citrato.

Los aminocidos pueden sufrir desaminacin oxidativa, proceso por la cual un

aminocido es convertido en su respectivo cetocido con produccin de un grupo

amonio. Tambin, los aminocidos pueden ser sometidos a transaminacin, en la

cual un aminocido cede su grupo NH2 a un cetocido, formndose un nuevo

aminocido y un nuevo cetocido. La desaminacin ocurre en los tejidos

perifricos, la transaminacin es funcin primordialmente heptica.

La calidad nutricional de una protena se mide por su Valor Biolgico. Cuando se

administra una protena al organismo humano y una gran parte del nitrgeno de

esta protena es retenida por los tejidos, se habla de una protena de alto valor

biolgico. La pobre retencin de nitrgeno, la clasificar como de bajo valor

biolgico. El valor biolgico depende de los aminocidos esenciales contenidos por

la protena y de la relacin que guarden entre ellos. Las protenas de alto valor

biolgico contienen todos los aminocidos esenciales y en proporciones

adecuadas.

El organismo humano no contiene reservas importantes de aminocidos libres.

La prdida de un gramo de nitrgeno por la orina, implica que se han catabolizado

6.25 gramos de protena. Puesto que solo el 25% del peso de los msculos es

protena, por cada gramo de nitrgeno se habrn catabolizado 25 gramos de

msculo (6,25 x 4 = 25).

El metabolismo de 1 gramo de protenas aporta 4 kilocaloras.

El coeficiente respiratorio de las protenas (ml de CO2 producidos/ ml de O2

consumidos) es de 0.8.

El requerimiento de protena en el adulto sano es de 0.8 - 1.0 gramo por kilogramo

por da. Estos requerimientos aumentan en estados de estrs metablico.

Debe existir una relacin entre las protenas y las caloras que se administran,

llamada la relacin Nitrgeno/Calora. La relacin normal es de 150 a 200

caloras/1 gramo de nitrgeno. En ocasiones especiales como el trauma y la sepsis

es necesario variar estas proporciones a 80-100 caloras/1 gramo de nitrgeno.

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Una buena mezcla de aminocidos para soporte nutricional debe tener las

siguientes caractersticas:

Contener todos los aminocidos esenciales. El 40% de los aminocidos deben

ser esenciales.

Todos los aminocidos deben ser de la formal L.

Presentar un contenido bajo de glicina y alanina que son aminocidos

glucognicos y no esenciales, capaces de inducir hiperazoemia e

hiperamonemia.

Buen contenido de arginina, para evitar la hiperamonemia por su papel en la

sntesis de la urea. Se conoce tambin su papel como inmunomodulador.

Cantidades limitadas de fenilalanina. Puede ser txico en los nios.

Contener tirosina. Esencial en los nios.

Por los menos el 15 % a 25 % de los aminocidos debern ser aminocidos

de cadena ramificada.

LPIDOS.

Se denomina ster la unin de un alcohol y un cido. Los lpidos son steres de

cidos grasos y diferentes alcoholes, el ms frecuente el glicerol.

Los lpidos pueden clasificarse de acuerdo con las molculas que los conforman

en:

Grasas:

El glicerol es un propanotriol, es decir, una molcula de tres carbonos a la cual se

le unen tres radicales hidroxilos -OH-, es por tanto un alcohol. Si a esta molcula

se liga una de cido graso se forma un monoglicrido, si dos molculas de cido

graso un diglicrido y si lo hacen tres ser un triglicrido. Se les debe denominar

monoacil, diacil y triacil gliceroles.

Cuando los cidos grasos que conforman la molcula son saturados, es decir que

no contienen enlaces dobles entre sus carbonos, la grasa ser slida. Si los cidos

grasos son insaturados, aquellos que s poseen enlaces dobles, la grasa ser

lquida y se llamar aceite. Por esta razn, cuando se quieren administrar cidos

grasos insaturados se utilizan aceites o emulsiones de aceites.

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Los triglicridos pueden clasificarse de acuerdo con el nmero de tomos de

carbono de los cidos grasos que ellos contienen. Los formados por 6 carbonos o

menos son cidos de cadena corta - asctico, propinico y butrico- y formarn

triglicridos de cadena corta. Los que contienen entre 8 y 12 carbonos - caprico,

caprlico, cprico- son de cadena media y darn origen a triglicridos de cadena

media (TCM). Aquellos con ms de 12 carbonos son cidos grasos de cadena

larga- palmtico, esterico- y originarn los triglicridos de cadena larga(TCL).

Algunas diferencias entre los TCL y los TCM tienen importancia en la prctica. Los

TCL se depositan en el tejido adiposo y los cidos grasos de cadena larga que los

constituyen requieren de la carnitina para su ingreso a la mitocondria antes de ser

oxidados. Los TCM no se depositan y se oxidan rpidamente, pues los cidos

grasos de cadena media no requieren de la carnitina para su ingreso a la

mitocondria.

A los cidos grasos de cadena corta cada vez se les da mayor importancia en la

nutricin del colonocito y su origen est en la accin que sobre la fibra dietaria

ejercen las bacterias intestinales. Aquella parte de los cidos grasos de cadena

corta no utilizada por el intestino es absorbida en el colon y utilizada en la sntesis

heptica de cuerpos cetnicos.

Los TCC y los TCM se absorben por va de la porta, mientras que los TCL lo hacen

por va linftica. De aqu se deriva la importancia de los TCM en la nutricin de

pacientes con quilotrax.

La lipasa de lipoproteina, presente en las clulas endoteliales, es fundamental en

la hidrlisis de los triglicridos en glicerol y cido graso, antes de su ingreso al

metabolismo celular.

El 98% a 99% de las grasas naturales son triglicrido.

Lpidos Compuestos:

Adems del alcohol y del cido graso poseen otras molculas, lo que los clasifica

como compuestos. Si contienen cido fosfrico sern fosfolpidos, si carbohidratos

sern glucolpidos. Se clasifican aqu los sulfolpidos, los aminolpidos y las

lipoprotenas.

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Lpidos Derivados:

En este grupo se clasifican los esteroides y los esteroles.

cidos Grasos:

Los cidos grasos son sustancias orgnicas que poseen la frmula general R-

COOH, donde R es una cadena hidrocarbonada. Los nicos tomos de oxgeno

que poseen los cidos grasos estn en su grupo carboxlico -COOH-. Por

definicin, las grasas son insolubles en agua. De tal manera que el primer cido

graso verdadero sera el cido butrico pues el cido asctico y el cido propinico

son hidrosolubles.

Los cidos grasos pueden clasificarse en cidos grasos saturados que no poseen

enlaces dobles entre sus carbonos, es decir, no hay lugar para la unin de un

nuevo hidrgeno, e insaturados, aquellos con enlaces dobles -covalentes-. Pueden

ser monoinsaturados (cido oleico) con 1 enlace doble o poliinsaturados con 2 o

ms enlaces dobles.

Los cidos grasos saturados no son esenciales. Los cidos grasos insaturados son

esenciales y, en especial, los cidos linolico y linolnico.

Son cidos grasos saturados: butrico-4C-, caproco-6C-, caprlico-8C-, cprico-

10C, Larico-12C-, mirstico-14C-, palmtico-16C-, esterico-18C-.

Son cidos grasos insaturados: oleico (1 enlace doble), linolico (2 enlaces

dobles), linolnico (3 enlaces dobles), araquidnico (4 enlaces dobles).

Los cidos grasos insaturados tienen enlaces dobles. Para sealar la posicin de

estos enlaces dobles se utiliza un mtodo que indica el nmero de tomos de

carbono, luego 2 puntos (:), seguido por el nmero de enlaces dobles, punto y

coma (;) y la posicin de los enlaces dobles en la cadena separados por comas (,).

Por ejemplo: 18:2; 9,12 es el cido linolico que posee 18 carbonos y dos enlaces

dobles en los carbonos 9 y 12. La posicin de los enlaces dobles permite dividir los

cidos grasos en familias. Si a partir del carbono Omega () que es el carbono

unido al grupo metilo al otro extremo del grupo COOH, el primer enlace doble se

encuentra en el tercer carbono el cido graso ser Omega-3 (3), si est en el

sexto carbono ser 6 y si en el noveno ser 9.

16

La hidrogenacin es el fenmeno por el cual se aade hidrgeno a los enlaces

dobles aumentando la saturacin de los cidos grasos y, por tanto, aumentando la

consistencia de las grasas a temperatura ambiental. La hidrogenacin cambia

cidos grasos poliinsaturados en monoinsaturados. El calentamiento favorece la

hidrogenacin.

De acuerdo con esta clasificacin, la Tabla Nmero 2 describe las familias de

cidos grasos.

Un cido graso de una familia no puede dar origen a un cido graso de otra familia,

porque aunque por va metablica es capaz de elongar su cadena igualando el

nmero de tomos de carbono, no es capaz de cambiar la posicin de sus enlaces

dobles, lo que determinar que siga perteneciendo a la misma familia. As, en la

deficiencia de cido linolico -trieno- para la produccin de cido araquidnico -

tetraeno- , el cido oleico elongar su cadena hasta 20 carbonos pero originar el

eicosatrienoico -trieno- que sigue siendo como su molcula madre, 9 , sin poder

solucionar la deficiencia de 6. El sndrome de deficiencia de cidos grasos

insaturados o esenciales debido a la falta de cido linolico se diagnostica por la

relacin existente entre el trieno y el tetraeno (mayor de 0.4). Las necesidades

diarias de cido linolico estn entre 2 y 7 gramos por da.

La ciclooxigenasa y la lipooxigenasa actuando sobre los cidos grasos

poliinsaturados originan los eicosanoides o prostanoides (molculas de 20 tomos

de carbono. Eicosa: 20), entre los que se encuentran las prostaglandinas, los

tromboxanos, las prostaciclinas y los leucotrienos.

Los triglicridos del tejido adiposo liberan sus cidos grasos por accin de una

lipasa sensible a las hormonas, en cambio, los cidos grasos depositados en los

msculos slo pueden ser oxidados en su lugar de almacenamiento.

El metabolismo de 1 gramo de grasas origina 9 caloras. El de 1 gramo de TCM 8,3

caloras

La grasa corporal constituye una gran reserva energtica de cerca de 140.000

caloras en un hombre promedio de 70 kilogramos.

17

Cuerpos Cetnicos:

El aceto-acetato se forma a partir de la Acetil CoA y el 3 hidroxibutirato es un

derivado del aceto-acetato. Son sintetizados en el hgado a partir de los cidos

grasos. La oxidacin de los cuerpos cetnicos disminuye las demandas de glucosa

y de gluconeognesis a partir de protenas.

Las emulsiones de lpidos para uso intravenoso estn constituidas por una aceita

vegetal que puede ser de soya ( Intralipid ) o de crtamo (Liposyn ) o por una

mezcla de ambos aceites (Liposyn II ), emulsificados con fosfolpidos de yema de

huevo o de semilla de soya o con lecitina. Se busca su isotonicidad con sorbitol,

xilitol o glicerol. El Lipofundin MCT, contiene el 50% de sus triglicridos en forma

de TCM. Los triglicridos son hidrolizados a glicerol y cidos grasos y cada uno de

ellos toma su respectiva va metablica.

Las emulsiones de lpidos al 10% proveen 1.1 caloras por 1 ml y aquellas al 20%

2.0 caloras por 1 ml. Las grasas producen el mayor nmero de caloras 0.9

caloras por mililitro y el glicerol la menor proporcin, 0.2 caloras por mililitro.

CARBOHIDRATOS.

La mayor parte de la energa necesaria para la vida y la actividad se obtiene de los

carbohidratos. Las plantas elaboran y almacenan carbohidratos como su principal

fuente de energa mediante el proceso de la fotosntesis, la manera de transportar

al ser vivo la energa solar.

Los carbohidratos son aldehdos o cetonas polihidroxilados. Contienen ms de un

grupo hidroxilo -OH- o son sustancias que producen este tipo de compuestos

cuando se hidrolizan.

Se pueden clasificar en:

Monosacridos (Osas): De acuerdo con el nmero de carbonos pueden ser

Triosas(3C), Tetrosas(4C), Pentosas (5C), Hexosas(6C), Heptosas(7C) y

Octosas(8C).

Los monosacridos de la naturaleza son de la serie D.

Los monosacridos de mayor inters clnicos son la ribosa (pentosa) y la

18

glucosa(hexosa). La fructuosa y la galactosa son tambin hexosas pero son

convertidos en el ser humano a glucosa para su metabolismo.

Oligosacridos: Producen por hidrlisis entre 2 y 10 molculas de monosacridos.

Entre ellos se encuentran los disacridos: la maltosa (2 glucosas), la lactosa

(glucosa + galactosa) y la sacarosa (glucosa + fructuosa).

Polisacridos: Resultan de la unin de 10 o ms monosacridos. Pueden ser

homopolisacridos cuando estn formados por un mismo tipo de molcula como el

almidn, el glucgeno o la celulosa, o heteropolisacridos, si los monosacridos

son de diferente tipo como las gomas, los muclagos y las pectinas.

Las dextrinas son productos intermedios de la hidrlisis del almidn

La Glucosa:

Constituye el principal azcar sanguneo y el principal sustrato energtico tisular.

Sus vas metablicas son:

Formacin del glucgeno: la glucosa se almacena en el hgado y en el msculo

en forma de un homopolisacrido: el glucgeno, por un proceso denominado

glucognesis. El glucgeno heptico es el responsable de mantener los niveles de

glucosa sangunea. El glucgeno muscular no puede pasar a la sangre y se

metaboliza in situ a piruvato o lactato. La formacin de glucgeno est

relacionada con pasos intermedios como la formacin de uridindifosfoglucosa y la

presencia de enzimas ramificantes. La va inversa, la glucogenolisis, est mediada

por la fosforilasa y las enzimas desramificantes.

Los depsitos de glucgeno son una defensa fundamental contra la hipoglicemia,

pero su importancia energtica es mnima pues slo representa cerca de 1000

caloras que, en ausencia de otros sustratos energticos, se consumen en pocas

horas.

Gliclisis : Llamada tambin va de Embden Meyerhof, es un proceso que

cataboliza glucosa 6 fosfato a piruvato. Una mol de glucosa da origen a 2 moles de

piruvato, cuatro ATP y dos NADH. Debido a que se utilizan dos ATP en la

fosforilacin de la glucosa, la ganancia neta es de dos ATP. Esta va produce 47

19

caloras por mol de glucosa. La gliclisis aunque es de bajo rendimiento

energtico tiene la gran virtud de ser anaerbico y, en consecuencia, preserva la

suplencia energtica en condiciones de hipoxia celular.

El piruvato puede seguir varias vas: se oxida en el ciclo de Krebs produciendo 34

ATP por mol de glucosa, sufre transaminacin para la produccin de aminocidos o

se decarboxila a acetil CoA y se utiliza en la sntesis de cidos grasos, de

colesterol o se reconvierte en glucosa.

En general las mismas enzimas que intervienen en la gliclisis son las utilizadas en

la gluconeognesis, pues las reacciones son reversibles. Los pasos en que un ATP

aporta un P, convirtindose en ADP y liberando considerable cantidad de energa

libre, son reacciones no equilibradas e irreversibles y las vas metablicas son

diferentes.

El lactato puede convertirse en glucosa por va del ciclo de Cori.

El piruvato antes de ingresar al ciclo de Krebs debe convertirse en acetil CoA ,

paso que produce la formacin de dos ATP. Esta reaccin se inhibe cuando los

niveles de acetil CoA son suficientes o sobrepasan la capacidad del ciclo de Krebs.

El exceso de acetil CoA ocurre cuando el metabolismo graso es el responsable de

la provisin energtica, por lo que se inunda el ciclo tricarboxlico y se inicia la

sntesis de los cuerpos cetnicos.

Ciclo de Krebs (Ciclo del cido ctrico o Ciclo del cido tricarboxlico): Incluye

reacciones sucesivas en las que el oxalacetato (4C) se une a 2 acetil CoA para

formar el cido ctrico(6C), llamado tambin tricarboxlico por contener 3 carboxilos

-COOH -. El cido ctrico mediante 2 decarboxilaciones y pasos intermedios que

incluyen el cido isoctrico, alfacetoglutrico, oxalsuccnico, fumrico y mlico,

genera nuevamente oxalacetato que unido a la acetil Coa formar de nuevo cido

ctrico para reiniciar el ciclo. Su rendimiento energtico es de 34 ATP y 639

caloras por mol de glucosa. Cada molcula de ATP genera 7.3 caloras El ciclo de

Krebs es aerbico. El oxgeno es captador de hidrogeniones en las cadenas

oxidoreductoras productoras de ATP, para formar agua. El ciclo de Krebs es

mitocondrial.

20

Va de la Pentosa Fosfato: Es una va extramitocondrial cuyo objetivo primordial

es la obtencin de pentosas y de NADH para la sntesis de cidos nucleicos,

colesterol y cidos grasos.

Va del cido Urnico: Convierte la glucosa en cido glucurnico de gran

importancia en la conjugacin y eliminacin heptica de bilirrubina y otras

sustancias.

Va del Sorbitol: El sorbitol es un polialcohol que resulta de la reduccin del

carbono 1 de la glucosa. La enzima utilizada tiene una constante de Michaelis (KM)

alta, lo que implica que se requieren altas concentraciones del sustrato para activar

la enzima responsable del paso metablico. Por esta razn, su produccin slo se

da en presencia de hiperglicemia y sucede en los pacientes diabticos,

atribuyndosele la produccin de la neuropata perifrica.

La oxidacin de 1 gramo de glucosa origina 4 caloras. Por va intravenosa y

tratndose de una molcula hidratada origina 3.4 caloras por gramo.

La Tabla Nmero 3 muestra los coeficientes respiratorios de los diferentes

nutrientes:

Obsrvese que la sntesis de triglicridos a partir de glucosa induce un gran

aumento del coeficiente respiratorio no slo por un aumento en la produccin de

CO2 sino tambin por una disminucin del consumo de oxgeno.

El bajo coeficiente respiratorio de la oxidacin de los triglicridos se utiliza en la

clnica para soporte metablico en pacientes en falla respiratoria o en riesgo de

falla o en aquel grupo de pacientes en proceso de retiro de un soporte mecnico de

la ventilacin.

21

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24

Tabla Nmero 1.

Prioridad y Esencialidad de los Nutrientes.

Nutriente.

Tiempo de Supresin

Tolerable.

Reemplazable?

.

1.Oxgeno Segundos a Minutos No.

2.Agua Pocos Das. No.

3.Electrolitos Pocos Das No.

4.Protenas Semanas a Pocos Meses. No.

5.Carbohidratos Aos. S.

6.Lpidos. Semanas a Meses. S.

Parcialmente.

7.Vitaminas Meses a Aos. No.

8. Elementos Traza Meses a muchos aos. No.

25

Tabla Nmero 2.

Familias de los cidos Grasos Insaturados.

Familia 3 Familia 6 Familia 9

Alfa linolico(18:3). Linolico(18:2). Oleico(18:1)

Eicosapentaenico (20:5). Linolnico(18:3).

Eicosatrienoico(20:3).

Docosahexaenico(22:6). Araquidnico(20:4)

26

Tabla Nmero 3.

Consumo de Oxgeno y Produccin de CO2 para los distintos

Macronutrientes.

Nutriente

Reaccin

Cal/g

O2.

CO2

R.Q

.

Carbohidrato

s

C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O

3. 74

200

200

1. 0

Triglicridos.

-Oxidacin-

2C54H101O6 +152.5O2 108CO2 + 101 H2O

9. 11

221

157

0.

71

Triglicridos.

-Sntesis-

26C6H12O6 + 35O2 2C54H101O6 +48CO2+55 H2O.

4. 5

61. 7

13.

7

Aminocidos

Aminocido + 5, 1 O2 4.1 CO2 + 2. 8 H2O

+0.7Urea.

4. 34

239

191

0. 8