Monografias | La bioquímica en la nutrición desde la perspectiva de disciplinas contribuyentes a la nutriología

RESUMEN
El presente articulo ofrece una breve explicación del valor que muestran los conocimientos bioquímicos en distintos aspectos de interés nutriológico, pero no lo hace incursionando directamente en el andamiaje conceptual y metodológico de la bioquímica, sino desde la perspectiva de revisar la interacción y las posibles contribuciones de esta ciencia con otras áreas de importancia para el estudio de la nutrición.

Se valoran elementos que encuentran sus fundamentos en el saber bioquímico, de disciplinas tales como la fisiología de la alimentación, la ciencia y la tecnología de los alimentos, y la toxicología de los alimentos entre otros.

Palabras Claves: Bioquímica, Nutrición, Metabolismo, Toxicología, Xenobióticos, Alimentos, Vitaminas, Minerales.

Title: The Biochemistry In Nutrition From The Perspective Of Disciplines Contributors To The Nutriology

Abstracts
The present article offers a brief explanation of the value that the biochemical knowledge’s show in different aspects of interest in nutrition, but it does not do it penetrating directly into the conceptual and methodological scaffolding of the biochemistry, but from the perspective to check the interaction and the possible contributions of this science with other areas of importance for the study of the nutrition. There are valued elements that find its foundations in knows biochemist, of such disciplines as the physiology of the nourishment, the science and food technology, and food toxicology among others.

Key words: Biochemistry, Nutrition, Metabolism, Toxicology, Xenobiotics, Food, Vitamins, Minerals.

INTRODUCCIÓN
La bioquímica, disciplina científica que trata de explicar en términos moleculares la estructura y la funcionalidad de los sistemas vivos, desempeña un papel central en el análisis de cuestiones trascendentales que atañen a la nutriología y que se alejan de una simplista aproximación a los elementos generales del metabolismo celular (1).

La alimentación como etapa de aporte en el complejo proceso de la nutrición, constituye uno de los modos más importantes de interacción de los seres vivos con su entorno, a través de ella se lleva acabo la incorporación al organismo de las sustancias indispensables para sostener la constante autorenovación de la composición química de todas las células del cuerpo. Este proceso de recambio implica, el establecimiento de un estado estacionario de alto grado de dinamismo, que debe su existencia al conjunto de eventos y procesos que constituye la forma fundamental del movimiento biológico: El metabolismo.

El metabolismo es inherente a la vida, y la existencia de esta se verifica a través de el. Este conjunto de procesos comprende la totalidad de las reacciones químicas que ocurren en las células, las cuales a su vez responden tanto a las necesidades energéticas como a las de síntesis de sustancias de gran significación funcional (1).

Para tener una mejor compresión del papel desempeñado por la bioquímica en su contribución a la explicación de innumerables cuestiones de índole nutricional, el presente material pretende hacer una breve aproximación a aquellas cuestiones que en nuestra modesta opinión constituyen elementos fundamentales a considerar.

Entre la importantes incursiones que dentro del andamiaje conceptual y metodológico de la bioquímica hacen disciplinas estrechamente relacionadas con la nutrición, tales como la ciencia de los alimentos, la fisiología, y la toxicología de los alimentos, solo por señalar algunos ejemplos, podrían considerarse los siguientes elementos:

· La composición química de los alimentos y las modificaciones que experimenta la misma como resultado del acopio, almacenamiento, conservación y procesamiento tecnológico.
· Los eventos bioquímico-fisiológicos relacionados con la digestión de los alimentos, así como la absorción, transporte e incorporación al metabolismo de los nutrimentos
· La administración energética celular y sus implicaciones metabólicas y nutricionales.
· La relevancia del las funciones metabólicas de las vitaminas y los minerales en el funcionamiento celular.
· El metabolismo y las desviaciones del comportamiento normal de determinadas rutas y ciclos metabólicos. Su importancia desde el punto de vista nutriológico.
· La influencia sobre el metabolismo celular de sustancias toxicas presentes en los alimentos de forma natural, adicionadas como aditivos, incorporadas accidentalmente, o resultantes de los procedimientos tecnológicos a los que son sometidos los mismos.

Ciencia De Los Alimentos-Bioquímica
La composición química de los alimentos y las modificaciones que experimenta la misma como resultado del acopio, almacenamiento, y procesamiento tecnológico.

Son los procesos bioquímicos catalizados por los enzimas propias de cada alimento que consumimos, los que de forma general aseguran la presencia de la mayor parte de los diferentes componentes químicos en los mismos.

El aumento de forma considerable de nuestros conocimientos sobre bioquímica, el descubrimiento de las rutas metabólicas utilizadas por células, tanto de animales como de vegetales, ha hecho que con base en la bioquímica hayan surgido nuevas ciencias, como la enzimología, que tiene un papel fundamental en el estudio de los alimentos (2). Las características particulares de la composición química de un alimento, así como el hecho de que algunos de ellos sean más ricos en un nutrimento que en otros, son situaciones condicionadas por la carga genética de cada espacie traducida en las capacidades metabólicas para la síntesis de las diversas sustancias que los componen.

La ciencia moderna ha trabajado en los últimos años en el manejo del material genético de nuestras fuentes de alimentos, con el animo de aumentar la productividad de las mismos, y provocar en ocasiones la presencia de sustancias nutritivas que de forma natural no están presentes, este es el caso del arroz genéticamente modificado rico en beta-caroteno (arroz dorado) y que representa una alternativa para el manejo de la deficiencia de vitamina-A en determinadas regiones del mundo. En torno a esta modernas prácticas biotecnológicas de manipulación genética, se ha desencadenado un importante batalla legal en muchos países, generando un profundo cuestionamiento acerca del verdadero valor como alimento de los transgénicos, y de la problemáticas desde el punto de vista ético y de salud pública que estos procedimientos generan (3).

Los alimentos suelen sufrir importantes cambios y modificaciones en su composición durante el procesamiento y almacenamiento posterior, la particularidad de estos cambios responde a la composición química, las propiedades físico-químicas de los alimentos, las condiciones de almacenamiento y a la naturaleza del proceso tecnológico al que son sometidos. Esos cambios y modificaciones tienen un significado muy especial para el valor nutricional resultante del alimento, en ocasiones se obtiene un incremento en la digestibilidad de las proteínas del mismo, o un aumentó en la disponibilidad de determinada vitamina o mineral, aumentando de esta forma la calidad nutritiva del alimento, o muy por el contrario se provoca la formación de estructuras químicas complejas y secuestrantes de minerales y vitaminas, la disminución en el contenido de alguna vitamina como resultado de su destrucción, o sencillamente se genera condensación de nutrientes entre si, disminuyendo de esta forma la biodisponibilidad de ambos (4).

Bioquímica Y Fisiología De La Alimentación
Eventos bioquímico-fisiológicos relacionados con la digestión de los alimentos, y la absorción, transporte e incorporación al metabolismo de los diferentes nutrimentos

Los aspectos de índole bioquímica relacionados con la fisiología de la alimentación son fundamentales para la correcta interpretación de los procesos que conllevan a la captación y retención de los nutrientes por el organismo. Una compresión real del proceso digestivo no puede sustraerse de una aproximación bioquímica a los distintos eventos que a este comprende.

Son de interés bioquímico las características particulares de las diferentes enzimas responsables del desdoblamiento de los alimentos y nutrientes a unidades elementales más pequeñas viables de ser absorbidas a través de las microvellosidades del tubo digestivo, también a la bioquímica corresponde esclarecer en virtud de que, y cuales sustancias participan en la emulsificación y la dinámica molecular del proceso de digestión y absorción de los lípidos, así como el papel que la regulación hormonal tiene, no solo en el proceso digestivo a través de la acción de hormonas locales, sino también en los mecanismos de absorción y retención de los nutrientes resultantes del propio proceso.

La explicación de las formas químicas distintivas que adoptan los nutrientes para transportarse a través de todo el organismo es responsabilidad de la bioquímica, por ejemplo; quien podría negar el valor que para el estudio de la fisiología del transporte de lípidos en el organismo, ha tenido el análisis de las estructuras moleculares y la composición de las diferentes lipoproteínas involucradas en el proceso (5)(6).

Las características estructurales de las membranas celulares, y la dinámica de los diferentes tipos de transporte que en ellas se produce para la captación de los nutrientes que se mueven en la sangre y otros fluidos corporales, constituyen también un tema de la mayor importancia en el estudio Bioquímico- fisiológico del proceso de la nutrición, y sería mutilante no concebirlo desde la integración de ambas disciplinas.

Esos mecanismos de absorción y retención de nutrientes por las células, están estrechamente relacionados con la posterior incorporación de los mismos al metabolismo, y los diferentes eventos metabólicos contribuyen de alguna forma al control de la absorción de ellos.

Bioenergética Celular y Nutrición
Administración energética celular y regulación del uso de la energía por la célula.

Se conoce como “Bioenergética” a la parte de la bioquímica que se dedica al estudio de la administración energética celular tanto en sus aspectos cuantitativos como cualitativos.

La bioenergética describe la forma en la que los organismos adquieren, canalizan y utilizan la energía, esta puede ser considerada una parte especial de la ciencia general de las transformaciones energéticas denominada Termodinámica.
El procesamiento de la energía, la obtención de la misma a partir de los sustratos combustibles, el aprovechamiento de ella con la máxima eficiencia posible para realizar las funciones que una célula u organismo debe llevar a cabo, es en gran parte el tema en el que se centra la bioquímica, en virtud de esto en cada célula la mayor parte de su estructura está dedicada a la importante tarea del transformación y aprovisionamiento de la energía (5)(1).

¿Acaso la dietética como área importante de la Nutriología no centra muchos de sus cálculos en estimaciones y valoraciones de índole energética?.

Los cálculos dietéticos, tanto de mantenimiento del peso corporal, como los reductivos y los de incremento, dedican gran parte de sus análisis a la evaluación del monto calórico de la ingesta, considerando el gasto energético del organismo, con el principal objetivo de alcanzar el balance energético, o hacer que este se desplace en una u otra dirección en dependencia de los propósitos con los cuales se prescribe el régimen dietético. Muchas de las recomendaciones dietéticas actuales, en cuanto a consumo de energía se refiere, han sido establecidas como resultado de estudios metabólicos de balance energético realizados en individuos con distintas condiciones anatomo-fisiológicas, utilizándose en la consecución de dichos estudios, las más modernas técnicas bioquímicas (Ej. Empleo de sustancias nutritivas marcadas con isótopos radiactivos ) y los equipos más avanzados (Ej. cámara metabólica).

Una buena parte de los requerimientos del individuo en cuanto a vitaminas y minerales se refiere, han sido obtenidas como resultados de estudios de balance y de crecimiento y desarrollo. Con frecuencia las recomendaciones de consumo que se presentan para los micronutrientes están referidos al monto energético de la ingesta (7).

La regulación del consumo y el gasto calórico en nuestro organismo, está sujeta a mecanismos de control metabólico que responden a las condiciones fisiológicas particulares de cada individuo, por ejemplo; la ejecución de alguna actividad física intensa, desencadena en nuestro cuerpo un grupo de eventos metabólicos que conducen a la liberación de aquellos sustratos combustibles y no combustibles indispensables para el desarrollo de la actividad, y al mismo tiempo se concretan los medios metabólicos particulares para la recuperación un periodo posterior a la culminación del ejerció (5).

Las Vitaminas Y Minerales En El Funcionamiento Celular
Relevancia del las funciones metabólicas de las vitaminas y minerales en el funcionamiento celular.

Las vitaminas son moléculas orgánicas, presentes en los alimentos de forma natural o como resultado de un proceso de adición programada y controlada, estas sustancias no pueden ser sintetizadas por el ser humano en toda o en suficiente cantidad, y como resultado se requiere de su consumo en la dieta en pequeñas cantidades para el mantenimiento de las funciones metabólicas de la mayoría de las células animales. Las vitaminas en términos generales si pueden ser sintetizadas por plantas y microorganismos.

El papel fundamental de las vitaminas en el desarrollo de la actividad metabólica de la célula es innegable, la versatilidad de las funciones de las vitaminas es sencillamente sorprendente. El grupo de vitaminas del Complejo B tiene un especial significado en los diferentes eventos metabólicos que se verifican en la célula (7):
· La tiamina en forma de pirofosfato de tiamina, constituye un importante cofactor del Complejo Multienzimático de la Piruvato-deshidrogenasa, enzima alimentador central del Ciclo de Krebs, responsable de la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico a Acetil Coenzima-A. De esta forma la tiamina contribuye a enlazar el metabolismo de loa glúcidos con el Ciclo de Krebs.
· La biotina es un importante cofactor de las enzimas catalizadoras de las reacciones de descarboxilación y carboxilacion que se producen en el metabolismo celular. Un ejemplo de esto es como la biotina funciona como cofactor de de la enzima Acetil-CoA-Carboxilasa, enzima responsable de la síntesis del malonil-CoA, metabolito intermediario inicial en el proceso de síntesis de ácidos grasos.
· EL fosfato de piridoxal es un importante cofactor de las enzimas desaminasas y transaminasas que participan en el metabolismo de los aminoácidos.
· Los derivados de la riboflavina son integrantes esenciales de las estructuras de los nucleótidos FAD y FMN. Estos compuestos son importantes participantes en las reacciones de oxido-reducción que ocurren en el metabolismo celular, y que de alguna manera pueden estar relacionados con el aprovisionamiento energético, un ejemplo de esto es la participación del FAD en las reacciones que se verifican en la cadena respiratoria.

Ejemplos del papel que desempeñan las vitaminas en el metabolismo celular hay cientos, y se necesitaría un volumen dedicado a esta temática exclusivamente para abordar con propiedad esta temática, el interés ha sido presentarles algunos pocos ejemplos que puedan ser descriptivos de este tópico.

Vitaminas como la A y la E constituyen factores de la mayor relevancia para la protección celular contra los procesos de peroxidadción lipídica que afectan tanto la estructura celular como su funcionalidad.

La vitamina C entre otras funciones, es esencial en la síntesis de colágeno, proteína de gran importancia en la composición y funciones del tejido conectivo, donde se encuentra presente en una importante proporción.

Para el caso particular de los minerales, se hace esencial mencionar el papel de cofactores enzimáticos que los mismos desempañan en el metabolismo celular (8)(5):
· El Mg constituye un cofactor indispensable para la actividad catalítica de las enzimas quinasas o cinasas, las cuales son responsables de los procesos de fosforilación de los sustratos en el metabolismo celular. Estabiliza la estructura del ATP, y juega un papel fundamental en la formación del AMPc, principal “Segundo mensajero intracelular”.
· El Ca desarrolla un importante papel en los procesos de liberación y activación de enzimas intracelulares y extracelulares, contribuye a la estabilidad de las membranas celulares y al transporte a través de las mismas.
· El Mn es cofactor de enzimas hidrolasas, descarboxilasas y transferasas; así como del enzima Superoxido Dismutasa Mitocondrial, la cual desempeña un importante acción protectora contra la peroxidación de los lípidos celulares. También es importante en los procesos de síntesis de glucoproteínas y proteoglucanos.
· El Cu cofactor importante de enzimas oxidasas: Cofactor de la Catalasa, de la Oxidasa del Citocromo - C , y de la enzima Superoxido Dismutasa del Citosol .
· El Se es cofactor constituyente de la enzima Glutatión Peroxidasa, una importante enzima que asegura la función antioxidante del tripéptido Glutatión.
· El Zn aparece como cofactor en una larga lista de enzimas entre las que podemos mencionar: La Lactato Deshidrogenasa, la Fosfatasa alcalina, Anhidrasa carbonica y otras.

Lo anteriormente expuesto son unos pocos ejemplos de cómo los minerales están vinculados de forma cardinal con la actividad de muchas enzimas, y finalmente con el metabolismo celular.
No solo como cofactores enzimáticos actúan los minerales, las funciones que los mismos desempeñan desbordan en mucho este uso particular de tan importantes nutrimentos.
El Cromo trivalente es un elemento constituyente fundamental del “factor de tolerancia a la glucosa”, al cual se une y, además, refuerza la función de la insulina.
El Hierro constituye un componente fundamental del grupo hemo de la hemoglobina, los Citocromos, la Mioglobina y un número importante de compuestos de interés.
El Calcio es parte fundamental de la estructura de los huesos y dientes, y además desarrolla un importante papel en los procesos de contracción muscular.

Metabolismo Alterado Y Su Relación Con La Nutrición
Desviaciones del comportamiento normal de determinadas rutas y ciclos metabólicos y su importancia desde el punto de vista nutriológico

La vida como todos sabemos, depende de reacciones bioquímicas; si estas cesan, entonces ocurre la muerte del organismo vivo. La salud depende del funcionamiento regulado y armonioso de miles de reacciones y procesos bioquímicos que se llevan a cabo en las células normales y que operan para mantener la constancia de la estabilidad dinámica del medio interno ( estabilidad de pH, osmolalidad, concentración de electrolitos, etc.).

La enfermedad es el resultado de alteraciones en la estructura (por ejemplo., del ADN en las enfermedades genéticas), en la cantidad de ciertas biomoléculas (por ejemplo., la acumulación de ácido úrico en el padecimiento de “la Gota”), o bien, trastornos en reacciones o procesos bioquímicos importantes. Estos trastornos, temporales o permanentes son inducidos por las causas mencionadas a continuación (5):

· Agentes físicos: trauma mecánico, temperaturas extremas, cambios súbitos en la presión atmosférica, radiación, descarga eléctrica.
· Agentes químicos, inclusive fármacos: ciertos compuestos tóxicos, fármacos terapéuticos, gases venenosos, toxinas naturales, etc.
· Agentes biológicos: virus, bacterias, hongos, formas superiores de parásitos.
· Falta de oxigeno: perdida de suministro sanguíneo, depleción de la capacidad de la sangre para acarrear oxigeno, envenenamiento de las enzimas oxidativas.
· Trastornos genéticos: congénitos, moleculares.
· Reacciones inmunitarias: anafilaxis, enfermedad autoinmunitaria.
· Desequilibrios nutrimentales: deficiencias, excesos.
· Desequilibrios endocrinos: deficiencias y excesos hormonales.
*Tomado: K. Murria R. “Bioquímica de Harper”. 15ª edición. Edit. Manual Moderno. México D.F. 2001.

Estas causas a menudo conducen a cambios potencialmente graves en el medio interno, donde los mecanismos compensatorios sólo pueden operar por un determinado periodo de tiempo y dentro de unos márgenes relativamente estrechos de parámetros normales (Permitibilidad Biológica en el funcionamiento de las estructuras del organismo).

En resumen, todas las enfermedades tienen una base bioquímica bien fundamentada, lo cual no significa ni mucho menos que la alteración bioquímica sea siempre el elemento primario en esta relación. Seis son los puntos a considerar cuando las enfermedades son analizadas desde un punto de vista bioquímico, a saber (5):

· Muchas enfermedades se determinan genéticamente: Esto abre una gran posibilidad para el manejo génico de muchas enfermedades y alteraciones metabólicas.
· Todas las clases de biomoléculas presentes en las células pueden afectarse en cuanto a estructura, función o cantidad en una u otra enfermedad.
· Las alteraciones bioquímicas que causan una enfermedad pueden desarrollarse de manera rápida o lenta: Algunas enfermedades progresan rápidamente; por ejemplo, una persona puede morir pocos minutos después de una trombosis coronaria masiva, lo cual refleja que la mayoría de los tejidos (cerebro y corazón en este caso particular) son muy sensibles a la falta de oxigeno o combustible. En general, las alteraciones grandes y rápidas en la cantidad o distribución de electrólitos en enfermedades infecciosas del tracto digestivo como el cólera (p. Ej., Potasio), se tornan peligrosas casi de inmediato. Las alteraciones graves del pH pueden también ser toleradas por corto tiempo. Por otro lado, podría llevar años para que la acumulación de una biomolécula afecte la función de un órgano. Un ejemplo es la acumulación relativamente lenta, de esfingomielina en hígado y bazo, la cual tiene lugar en los casos leves de la enfermedad de Niemann-Pick. Otro ejemplo de alteración bioquímica, que resulta de la mayor importancia desde el punto de vista de la nutrición, es la fenilcetonuria típica (generada por la deficiencia en la enzima “Fenilalanina hidroxilasa”), la observancia del estricto manejo dietético en la alimentación de los pacientes que sufren esta enfermedad, y el temprano diagnostico de la misma, suele dar excelentes resultados en su tratamiento.
· Las enfermedades pueden ser ocasionadas por la deficiencia o exceso de ciertas biomoléculas: Esta afirmación se ejemplifica bien con la deficiencia o exceso de vitamina A. La deficiencia de esta vitamina produce ceguera nocturna, por otro lado, el exceso del consumo puede originar estados agudos o crónicos de toxicidad. De forma semejante, la deficiencia de vitamina D origina raquitismo, pero su exceso produce una hipercalcemia sumamente grave. Respecto a las deficiencias nutricionales, resulta útil considerar las causas primarias (dieta insuficiente) y secundarias de una deficiencia. Las causas generales de deficiencia secundaria incluyen absorción inadecuada, incremento en los requerimientos, utilización inadecuada y aumento de la excreción. Cada uno de estas cuatro causas generales puede desarrollarse en un gran número de trastornos o condiciones.
· Casi todos los organelos celulares se han relacionado con la génesis de muchas enfermedades: Un ejemplo interesante es la modificación que se produce en los oligosacáridos de las glucoproteínas de las membranas celulares de las células cancerosas, lo cual tiene un efecto importante en la progresión de la metástasis. Otro ejemplo importante son las modificaciones que experimentan algunas enzimas peroxisomales, lo cual redunda en alteraciones importante en el metabolismo de los ácidos grasos.
· Diferentes mecanismos bioquímicos pueden producir datos patológicos, clínicos y de laboratorio similares: El organismo tiene un número limitado de formas de reaccionar ante las causas de enfermedad, No obstante, estos procesos pueden ser el resultado de una gran variedad de estímulos distintos; por ejemplo, muchas bacterias y virus pueden ocasionar inflamación crónica o aguda, de forma similar, la hepatomegalia puede originarse, ocasionalmente, por la acumulación de glucoceramida. La fibrosis hepática (cirrosis) puede resultar del consumo crónico de etanol, exceso de de cobre (enfermedad de Wilson), y exceso de hierro (hemocromatosis primaria) entre otras causas. Además, muchos errores innatos del metabolismo pueden conducir a retraso mental, y muchas condiciones originan cetosis metabólica.

Otro ejemplo de lesiones bioquímicas distintas con un final semejante es cuando la concentración local de un compuesto determinado excede su punto de solubilidad, debido a su formación excesiva o a un decremento en su utilización o degradación; esto puede provocar su precipitación y formar cálculos (piedras). El oxalato de calcio, el fosfato de amonio y magnesio, el ácido úrico y la cistina pueden formar cálculos renales en forma individual, pero su acumulación se debe a diferentes razones bioquímicas.

La generalización que surge de esto es que causas bioquímicas distintas pueden producir el mismo hallazgo patológico (P. Ej., cirrosis), hallazgo clínico (p. Ej., retraso mental) o de laboratorio (P. Ej., cetosis); sin embargo, resulta posible habitualmente poder distinguir entre distintas enfermedades que comparten síntomas comunes mediante la historia clínica, el examen físico y pruebas de laboratorio adecuadas.

Nutrición y toxicología de los alimentos
Alteraciones en el metabolismo provocadas por sustancias toxicas presentes en los alimentos de forma natural, generadas como resultados del manejo culinario e industrial del que son objetos, o presentes como residuos de procedimientos agrícolas y ganaderos.

Desde hace miles de años, el hombre se ha esforzado por eliminar de los componentes de su dieta aquellos alimentos nocivos y conservar solamente los útiles, nocividad entendida en la actualidad, como resultado de la presencia en los mismos de sustancias toxicas o “Xenobióticas”, que a través de diferentes mecanismos de acción producen alteraciones del funcionamiento normal de nuestro organismo y que en cantidades suficientes pueden provocar incluso la muerte, ya sea a corto, mediano, o largo plazo.

Una de las creencia, ampliamente compartida por las personas desconocedoras del tema, es la de que si un alimento es de “origen natural” y como tal se consume, es un “alimento seguro”. De acuerdo con este supuesto, los problemas de salud de la humanidad que tienen su origen en la dieta, desaparecerán si dejamos de consumir productos no naturales, y dejamos de procesar los que lo son a través de procedimientos no naturales. La demostración de lo erróneo de este punto de vista encuentra su sustento en la abundancia de toxinas presentes de forma natural en alimentos de origen vegetal, que supuestamente deberían ser consumidos de forma “natural”.

La presencia de estas sustancias toxicas prueba claramente que ninguna de estas plantas apareció en el planeta con el objetivo fundamental de soportar la vida humana, y esta concepción puede ser extendida sin dudas, al resto de las especies que lo habitan, tanto así que la propia adaptación del hombre a las características de su entorno, tras miles de años de evolución, lo dotó de mecanismos bioquímicos y fisiológicos para realizar los procesos de modificación química y expulsión fuera del organismo de dichos xenobióticos (9).

Un xenobiótico (del griego Xenos “extranjero”) es un compuesto extraño para el organismo. Las principales clases de xenobióticos son fármacos, carcinógenos químicos, insecticidas, toxinas microbianas, sustancias propias del metabolismo secundario de plantas, y muchos otros compuestos que ingresan al ambiente de una forma u otra, y finalmente penetran al organismo para generar alteraciones ya sean metabólicas o genéticas que ponen en peligro nuestra vida.

Existen más de 200,000.00 químicos ambientales; la mayoría de estos compuestos pueden ser metabolizados (modificados químicamente) en el cuerpo humano, principalmente en el hígado; ocasionalmente un xenobiótico se excreta sin modificación. Al menos 30 enzimas diferentes catalizan las reacciones involucradas en el metabolismo de los xenobióticos, entre las cuales se destacan los miembros de la clase de enzimas conocidas como monooxigenasas o citocromos p450, responsables de los procesos de oxido-reducción a los que son sometidos un gran número de xenobióticos antes de ser excretados fuera del organismo (5).

La enorme diversidad, tanto de sus estructuras químicas, como de la naturaleza de los efectos mas o menos perjudiciales de estas sustancias tóxicas, obligan a utilizar como criterios de clasificación su origen. De este modo, se constituyen cuatro grandes grupos (9):
- Toxinas endógenas: sustancias que son componentes naturales de los productos alimenticios.
- Toxinas microbianas: sustancias que aparecen en los alimentos a consecuencia de la actividad de las bacterias y los hongos contaminantes.
- Residuos tóxicos: sustancias que han sido arrastradas por los productos aplicados por el hombre a los vegetales o a los animales que pasan a constituir nuestros alimentos.
- Contaminantes tóxicos: sustancias que se generan durante, o que derivan de, las operaciones de procesado, conservación o cocinado de los alimentos.

La toxicidad de un Xenobiótico puede manifestarse de forma aguda para dosis que responden a las características químicas, mecanismos de acción del mismo, susceptibilidad de la especie, y peso corporal del sujeto que lo consume, o muy por el contrario actuar de forma subcrónica o crónica provocando alteraciones en el material genético de las células del organismo aun cuando las cantidades consumidas de forma reiterada con los alimentos sean ínfimas, , y si necesiten técnicas y equipos especializados para su cuantificación.

La similitud bioquímica y fisiológica entre los seres humanos y los animales que nos sirven de alimentos, es un elemento importante a la hora de explicar porque las toxinas endógenas son mas frecuentes en los vegetales que en los tejidos animales que consumimos, y mas frecuentes en los pescados que en los mamíferos.

Pudiera mencionarse un número significativo de toxinas que aparecen en los tejidos vegetales y animales que usualmente consumimos como alimento, acción que rebasaría en todo sentido la intención real de este articulo, por tal motivo nos limitaremos solamente a mencionar algunos ejemplos que den sustento a algunas de las cuestiones antes mencionadas (9)(10)(2).

· La “Solanina” es un glicoalcaloide de naturaleza esteroidea que aparece no solo en las patatas, sino también en otros miembros de la familia de las Solanáceas, como la berenjena y la belladona, es una toxina termoestable y de baja solubilidad en agua, lo cual limita su destrucción mediante los procedimientos culinarios usuales. Cuando las patatas se exponen a la luz y se enverdecen, el nivel de solanina aumenta hasta 100 mg por 100 g, concentrándose en su mayor parte inmediatamente debajo de la piel y en los brotes. Esta toxina es un inhibidor de la enzima acetilcolinesterasa, clave para el funcionamiento del sistema nervioso. Es una toxina de difícil absorción intestinal y confiere un acusado sabor amargo cuando su concentración aumenta significativamente en las patatas, se necesitan dosis relativamente altas para que los efectos tóxicos se manifiesten, pero de igual manera el consumo de patatas con altas concentraciones podría llegar a ser letal.

· Se conoce un grupo de compuestos aminados a los cuales comúnmente se les denominan “Aminas biógenas” , las cuales muestran significativo efecto vasopresor a través procesos de vasoconstricción periférica, el resultado en el organismo es una hipertensión generalizada capaz de provocar la muerte. Estas aminas pueden ser encontradas en alimentos tales como el chocolate (feniletilamina), plátano y tomate (serotonina), queso (tiramina), y pescado (histamina), regularmente pertenecientes a la familia de los escómbridos en la cual se incluyen numerosos peces comúnmente consumidos, como el atún y las sardinas.

De ordinario nuestro organismo esta preparado para metabolizar estas aminas a través de la actividad de las enzimas monoxigenasas localizadas en las mitocondrias de numerosos tejidos, sin embargo existe un número nada despreciable de individuos que son sensibles a estas aminas o tienen dificultades para oxidarlas, lo cual las convierte en sustancias toxicas de interés asociadas al consumo de alimentos.

· La cianogénesis es otro serio problema toxicológico asociado a ciertos alimentos. La presencia en ellos de compuestos del tipo de los “glicósidos” que bajo la acción de determinados agentes físicos, químicos, y enzimáticos, liberan cianuro de hidrógeno en la composición del alimento, representa un importante riesgo en el consumo de los mismos. En la Mandioca encontramos el α – hidroxi – isobutironitrilo y compuestos emparentados, los cuales por la acción las enzimas β – glucosidasa e hidroxinitriloliasa producen cianuro de hidrógeno. Los animales no posen ninguna de estas enzimas, pero existen indicios de que las bacterias intestinales liberan cianuro de hidrógeno a partir de los glicósidos cianogénicos incorporados al organismo mediante los alimentos.

Los pueblos del África occidental en los cuales la mandioca es un alimento fundamental en su alimentación, acostumbran a introducir en la preparación de la misma para su consumo, un periodo de fermentación que permite que la liberación del HCN por acción de las enzimas, esta compuesto por ser volátil se desprende durante la cocción. Pese a que estos procedimientos de preparación de la mandioca confieren cierta protección, el envenenamiento crónico por cianuro, ocasionado por la ingestión de bajas cantidades durante largos periodos de tiempo, es un fenómeno preocupante en las zonas del planeta donde la mandioca es una alimento central en la alimentación, ya que puede ocasionar degeneración neurológica y una forma de ceguera que asocia la ingestión de cianuro con la deficiencia de cobalamida. Otro problema adicional consiste en que cierta cantidad de cianuro es convertido a tiocianato (CNS-) por la enzima rodanasa en el organismo, y este compuesto interfiere con el metabolismo del Yodo, causando un bocio muy común en el Este de Nigeria.

CONCLUSIÓN
La breve aproximación bioquímica realizada en el presente trabajo a los campos de estudio de disciplinas tales como la Ciencia de los alimentos, la toxicología de los alimentos, y la fisiología y bioquímica de la alimentación, exponen la importancia que tienen los conocimientos bioquímicos, para el abordaje y comprensión de los complejos procesos que en su conjunto componen el objeto de estudio de la nutriología.

El análisis de la calidad nutrimental de un alimento y su inclusión en determinado régimen alimentario se hace imposible sin el conocimiento bioquímico de su composición y las posibles transformaciones experimentadas por la misma, de igual manera el manejo dietético de determinadas patologías requiere del análisis de las posibles causales metabólicas y de las consecuencias de ejecutar una intervención sobre las mismas.
Determinados estados fisiológicos de trauma orgánico, como quemaduras, ruptura de tejidos por accidentes de transito, heridas provocadas por objetos punzo-cortantes, y cirugías, producen cambios sustanciales en la actividad metabólica de las células en el cuerpo del afectado, por tal razón, el correcto conocimiento e interpretación de dichos cambios bioquímicos constituye un elemento esencial para el manejo nutricional adecuado del individuo, y un error en este sentido puede conducir incluso a la muerte del mismo (8).

La inocuidad alimentaria desde el punto de vista toxicológico, y la comprensión de los efectos que sobre el metabolismo ejercen sustancias reconocidas como tóxicas presentes en los alimentos, es una exigencia fundamental para la inclusión o exclusión de los mismos en la dieta, e incluso, en el acto esencial del reconocimiento como alimento para los seres humanos (2).

Un acercamiento mas profundo al tema constituye una necesidad fundamental, sin embargo los pocos ejemplos aquí mostrados, dan en nuestra opinión, elementos suficientes para entender al menos en lo básico, el papel fundamental desempeñado por el conocimiento bioquímico en disciplinas estrechamente asociadas a los procesos de la nutrición, sin las cuales la nutriología quedaría muda antes la necesidad de explicar los fenómenos mas importantes que componen su objeto de estudio.

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9. Ocúltate T.P. “Manual de química y bioquímica de los alimentos”. 2da edic Español. pp: 265-276. Edit. Acribia S.A. 1998. España.
10. Lindner E. “Toxicología de los alimentos”. 2da edic Español. pp: 14-19, 39-41, 47-50. Edit. Acribia S.A. 1995. España.

AUTOR:
MSc. José Joaquín García Orrí.
Master en Nutrición en Salud Pública.
Licenciado en Alimentos. Profesor Asistente de Química y Bioquímica.
Master en Nutrición en Salud Pública.
Dirección:
Universidad de Cienfuegos. Carretera de Rodas. Km 1. Cuatro Caminos. Cienfuegos, Cuba.
Correo electrónico: jjorri@yahoo.es

Biografía del autor:
El profesor José Joaquín García Orrí, es miembro del Departamento de Física-Química de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Cienfuegos, Cuba desde 1994, . Graduado de la Licenciatura en Alimentos del Instituto de Farmacia y Alimentos de la Universidad de la Habana, obtuvo el título de Maestro en Ciencia de la Nutrición en Salud Pública en el Instituto Superior de Ciencias Médicas de la Habana. Se ha desempeñado como profesor invitado de la Universidad Autónoma de Hidalgo (UAEH) y la Universidad Autónoma del Carmen (UNACAR) durante varios años, ambas instituciones de educación superior en México, también ha sido ponente invitado en otras universidad Mexicanas. En la Actualidad es colaborador permanente de la Dirección de Relaciones Internacionales de de La Universidad de Cienfuegos en el Área de los proyectos internacionales, y continua como docente del Departamento de Física-Química de la misma Universidad.

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