CAPÍTULO 43: Nutrición, digestión y absorción

Además de agua, la dieta debe proporcionar combustibles metabólicos (principalmente carbohidratos y lípidos), proteína (para el crecimiento, y para el recambio de proteínas hísticas, así como una fuente de combustible metabólico), fibra (para formación de volumen en la luz del intestino), minerales (que contienen elementos con funciones metabólicas específicas), y vitaminas y ácidos grasos esenciales (compuestos orgánicos necesarios en cantidades menores para otras funciones metabólicas y fisiológicas). Antes de su absorción y utilización, los polisacáridos, triacilgliceroles y proteínas que constituyen la mayor parte de la dieta, se deben hidrolizar hacia los monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos que los constituyen, respectivamente. Los minerales y las vitaminas se deben liberar de la matriz de alimento compleja antes de que se puedan absorber y utilizar.

La nutrición insuficiente es un problema a nivel mundial, lo que lleva a alteración de crecimiento, sistema inmunitario defectuoso, y capacidad reducida para trabajar. En contraste, en países desarrollados hay consumo excesivo de alimento (en especial de grasa), lo que conduce a obesidad, el desarrollo de diabetes, enfermedad cardiovascular y algunas formas de cáncer. En el mundo existe más gente con obesidad y sobrepeso que personas con bajo peso. Las deficiencias de vitamina A, hierro y yodo plantean importantes preocupaciones respecto a la salud en muchos países, y las deficiencias de otras vitaminas y minerales son una causa importante de mala salud. En países desarrollados, la deficiencia de nutrientes es rara, aunque hay sectores vulnerables de la población en riesgo. La ingestión de minerales y vitaminas que es adecuada para prevenir deficiencia puede ser inadecuada para promover la salud óptima y la longevidad.

La secreción excesiva de ácido gástrico, relacionada con infección por Helicobacter pylori, llega a producir úlceras gástricas y duodenales; pequeños cambios de la composición de la bilis pueden originar cristalización de colesterol como cálculos biliares; la insuficiencia de la secreción pancreática exocrina (como en la fibrosis quística) lleva a nutrición insuficiente y esteatorrea. La intolerancia a la lactosa es el resultado deficiencia de lactasa, lo que ocasiona diarrea y molestias intestinales cuando se consume la lactosa. La absorción de péptidos intactos que estimulan respuestas de anticuerpos causa reacciones alérgicas; la enfermedad celiaca es una reacción alérgica al gluten del trigo.

Los carbohidratos se digieren mediante hidrólisis para liberar oligosacáridos, y después monosacáridos y disacáridos. El aumento de la glucosa en la sangre después de una dosis de prueba de carbohidrato en comparación con el que se observa después de una cantidad equivalente de glucosa (como glucosa o a partir de un alimento feculento de referencia) se conoce como el índice glucémico. La glucosa y la galactosa tienen un índice de 1 (o 100%), al igual que la lactosa, maltosa, isomaltosa y trealosa, que dan lugar a estos monosacáridos en el momento de la hidrólisis. La fructosa y los alcoholes azúcar se absorben con menos rapidez y tienen un índice glucémico más bajo, al igual que la sacarosa. El índice glucémico del almidón varía desde cerca de 1 (o 100%) hasta alrededor de 0 (figura 15-13), como resultado de índices variables de hidrólisis, y el de los polisacáridos no feculentos es de 0. Se considera que los alimentos que tienen un índice glucémico bajo son más beneficiosos porque causan menos fluctuación de la secreción de insulina. Los polisacáridos feculentos y no feculentos resistentes proporcionan sustratos para la fermentación bacteriana en el intestino grueso, y el butirato y otros ácidos grasos de cadena corta resultantes proporcionan una importante fuente de combustible para los enterocitos intestinales. Hay algunas evidencias de que el butirato también tiene actividad antiproliferativa y, así, proporciona protección contra el cáncer colorrectal.

Las amilasas catalizan la hidrólisis del almidón

La hidrólisis del almidón es catalizada por amilasas salivales y pancreáticas, que catalizan la hidrólisis al azar de enlaces glucósido α (1 → 4), lo que da dextrinas, y después una mezcla de glucosa, maltosa y maltotriosa, y dextrinas ramificadas pequeñas (a partir de puntos de ramificación en la amilopectina, figura 15-12).

Los disacáridos son enzimas del borde en cepillo

Los disacáridos, la maltasa, la sacarasa-isomaltasa (una enzima bifuncional que cataliza la hidrólisis de sacarosa e isomaltosa), lactasa y trehalasa están localizadas en el borde en cepillo de las células de la mucosa intestinal, donde se absorben los monosacáridos resultantes y los que surgen a partir de la dieta. Rara vez ocurre deficiencia congénita de lactasa en lactantes, lo que lleva a intolerancia a la lactosa y falta de crecimiento y desarrollo cuando se les alimenta con leche materna o leche artificial para lactantes normales. Ocurre deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa entre los inuit o esquimales, lo que lleva a intolerancia a la sacarosa, con diarrea persistente y falta de crecimiento y desarrollo cuando la dieta contiene sacarosa.

En casi todos los mamíferos y en la mayoría de los humanos, la actividad de la lactasa empieza a disminuir después del destete, y se pierde casi por completo hacia el final de la adolescencia, lo que lleva a intolerancia a la lactosa. La lactosa permanece en la luz del intestino, donde es un sustrato para la fermentación bacteriana hacia lactato, lo que da por resultado molestias en el abdomen y diarrea después del consumo de cantidades relativamente grandes. En dos grupos de población, las personas originarias del norte de Europa, y tribus nómadas del África subsahariana y Arabia, la lactasa persiste después del destete y hasta la vida adulta. Los mamíferos marinos secretan una leche con alto contenido de grasa que no contiene carbohidrato, y sus crías carecen de lactasa.

Hay dos mecanismos separados para la absorción de monosacáridos en el intestino delgado

La glucosa y la galactosa se absorben mediante un proceso dependiente de sodio. Se transportan mediante la misma proteína de transporte (SGLT 1) y compiten entre sí por la absorción intestinal (figura 43-1). Otros monosacáridos se absorben mediante difusión mediada por acarreador. Dado que no se transportan de manera activa, la fructosa y los alcoholes azúcar sólo se absorben a favor de su gradiente de concentración, y después de una ingestión moderadamente alta, cierta cantidad permanece en la luz del intestino, y actúa como un sustrato para la fermentación bacteriana. La ingestión de grandes cantidades de fructosa y alcoholes de azúcar puede llevar a diarrea osmótica.

Los principales lípidos en la dieta son triacilgliceroles y, en menor grado, fosfolípidos. Se trata de moléculas hidrofóbicas, las cuales se tienen que hidrolizar y emulsificar hacia gotitas muy pequeñas (micelas, 4 a 6 nm de diámetro) antes de que sea posible absorberlas. Las vitaminas liposolubles, A, D, E y K, y varios otros lípidos (entre ellos colesterol y carotenos) se absorben disueltos en las micelas de lípido. La absorción de las vitaminas liposolubles está alterada cuando la dieta tiene muy poca grasa.

La hidrólisis de triacilgliceroles es iniciada por las lipasas lingual y gástrica, que atacan el enlace sn-3 éster que forma 1,2-diacilgliceroles y ácidos grasos libres, que actúan como agentes emulsificadores. La lipasa pancreática es secretada hacia el intestino delgado, y para tener actividad requiere otra proteína pancreática, la colipasa. Es específica para los enlaces éster primarios (es decir, posiciones 1 y 3 en triacilgliceroles), lo que da lugar a 2-monoacilgliceroles y ácidos grasos libres como los principales productos terminales de la digestión de triacilglicerol luminal. Inhibidores de lipasa pancreática son usados para inhibir hidrólisis de triacilglicerol en el tratamiento de obesidad grave. La esterasa pancreática en la luz intestinal hidroliza monoacilgliceroles, pero éstos son sustratos inadecuados, y sólo ~ 25% del triacilglicerol ingerido es hidrolizado por completo hacia glicerol y ácidos grasos antes de la absorción (figura 43-2). Las sales biliares, formadas en el hígado y secretadas en la bilis, permiten la emulsificación de los productos de la digestión de lípido hacia micelas junto con fosfolípidos de la dieta y colesterol secretado en la bilis (alrededor de 2 g/día), así como colesterol de la dieta (aproximadamente 0.5 g/día). Las micelas son más pequeñas de 1 µm de diámetro y solubles, permiten que los productos de la digestión, incluso las vitaminas liposolubles, sean transportados a través del ambiente acuoso de la luz intestinal para que queden en contacto estrecho con el borde en cepillo de las células de la mucosa, lo que permite la captación hacia el epitelio. Las sales biliares permanecen en la luz intestinal, donde son absorbidas en su mayor parte desde el íleon hacia la circulación enterohepática (capítulo 26).

Dentro de la luz del intestino, los 1-monoacilgliceroles se hidrolizan hacia ácidos grasos y glicerol, y los 2-monoacilgliceroles se reacilan hacia triacilgliceroles por medio de la vía del monoacilglicerol. El glicerol liberado en la luz intestinal es absorbido hacia la vena porta; el glicerol liberado dentro del epitelio se reutiliza para la síntesis de triacilglicerol por medio de la vía del ácido fosfatídico normal (capítulo 24). Los ácidos grasos de cadena larga se esterifican para dar triacilglicerol en las células de la mucosa, y junto con los otros productos de la digestión de lípido, se secretan como quilomicrones hacia los linfáticos, y entran en el torrente sanguíneo por medio del conducto torácico (capítulo 25). Los ácidos grasos de cadena corta y media se absorben principalmente hacia la vena porta hepática como ácidos grasos libres.

El colesterol es absorbido disuelto en micelas de lípido y se esterifica principalmente en la mucosa intestinal antes de ser incorporado hacia quilomicrones. Los esteroles y estanoles de vegetales (en los cuales el anillo B está saturado) compiten con el colesterol por esterificación, pero son sustratos inadecuados, de modo que hay una cantidad aumentada de colesterol no esterificado en las células de la mucosa. El colesterol no esterificado y otros esteroles son transportados de manera activa hacia afuera de las células de la mucosa, hacia la luz intestinal. Esto significa que los esteroles y estanoles de vegetales inhiben con eficacia la absorción no sólo del colesterol de la dieta, sino también de la cantidad mayor que se secreta en la bilis, de modo que disminuyen el contenido de colesterol corporal total y, por ende, la concentración plasmática de colesterol.

Las proteínas naturales son resistentes a la digestión porque pocos enlaces peptídicos están accesibles a las enzimas proteolíticas, sin desnaturalización previa de las proteínas de la dieta (mediante calor en la cocción y por medio de la acción del ácido gástrico).

Varios grupos de enzimas catalizan la digestión de proteínas

Hay dos clases principales de enzimas digestivas proteolíticas (proteasas), con diferentes especificidades para los aminoácidos que forman el enlace peptídico que se va a hidrolizar. Las endopeptidasas hidrolizan enlaces peptídicos entre aminoácidos específicos en toda la molécula; son las primeras enzimas en actuar y dan un número mayor de fragmentos de menor tamaño. La pepsina en el jugo gástrico cataliza la hidrólisis de enlaces peptídicos adyacentes a aminoácidos con cadenas laterales abultadas (aromáticos y de cadena ramificada, y a metionina). El páncreas secreta tripsina, quimotripsina y elastasa hacia el intestino delgado. La tripsina cataliza la hidrólisis de ésteres lisina y arginina; la quimotripsina, la de ésteres de aminoácidos aromáticos, y la elastasa, la de ésteres de aminoácidos alifáticos neutros pequeños. Las exopeptidasas catalizan la hidrólisis de enlaces peptídicos, uno a la vez, desde los extremos de péptidos. Las carboxipeptidasas, secretadas en el jugo pancreático, liberan aminoácidos desde el carboxilo terminal libre; las aminopeptidasas, secretadas por las células de la mucosa intestinal, liberan aminoácidos desde el amino terminal. Las dipeptidasas y tripeptidasas en el borde en cepillo de las células de la mucosa intestinal catalizan la hidrólisis de dipéptidos y tripéptidos, que no son sustratos para aminopeptidasas ni carboxipeptidasas.

Las proteasas se secretan como zimógenos inactivos; el sitio activo de la enzima está enmascarado por una pequeña región de la cadena peptídica que se elimina mediante hidrólisis de un enlace peptídico específico. El pepsinógeno se activa hacia pepsina por el ácido gástrico y por pepsina activada. En el intestino delgado, el tripsinógeno, el precursor de la tripsina, se activa mediante la enteropeptidasa, que es secretada por las células epiteliales del duodeno; la tripsina a continuación puede activar al quimotripsinógeno hacia quimotripsina, la proelastasa hacia elastasa, la procarboxipeptidasa hacia carboxipeptidasa, y la proaminopeptidasa hacia aminopeptidasa.

Los aminoácidos libres y los péptidos pequeños se absorben mediante mecanismos diferentes

El producto terminal de la acción de las endopeptidasas y las exopeptidasas es una mezcla de aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos, y oligopéptidos, todos los cuales se absorben. Los aminoácidos libres se absorben a través de la mucosa intestinal por medio de transporte activo dependiente de sodio. Hay varios transportadores de aminoácido diferentes, con especificidad para la naturaleza de la cadena lateral del aminoácido (grande o pequeña, neutra, ácida o básica). Los diversos aminoácidos transportados por cualquier transportador compiten entre sí por la absorción y por la captación hacia los tejidos. Los dipéptidos y tripéptidos entran en el borde en cepillo de las células de la mucosa intestinal, donde se hidrolizan hacia aminoácidos libres, que a continuación se transportan hacia la vena porta hepática. Los péptidos relativamente grandes pueden absorberse intactos, sea mediante captación hacia células epiteliales de la mucosa (transcelular) o al pasar entre células epiteliales (paracelular). Muchos de esos péptidos son suficientemente grandes como para estimular la formación de anticuerpos; ésta es la base de las reacciones alérgicas a alimentos.

Las vitaminas y los minerales se liberan desde los alimentos durante la digestión, aunque esto no es completo, y la disponibilidad de vitaminas y minerales depende del tipo de alimento y, en especial para los minerales, de la presencia de compuestos quelantes. Las vitaminas liposolubles se absorben en las micelas de lípido que son el resultado de la digestión de grasa; las vitaminas hidrosolubles y casi todas las sales minerales se absorben desde el intestino delgado sea mediante transporte activo o mediante difusión mediada por acarreador, seguida por unión a proteínas intracelulares para lograr captación concentrativa. La absorción de la vitamina B₁₂ requiere una proteína de transporte específica, el factor intrínseco (capítulo 44); la absorción de calcio depende de vitamina D; la absorción de cinc probablemente requiere un ligando de unión a cinc secretado por el páncreas exocrino, y la absorción de hierro es limitada (véase más adelante).

La absorción de calcio depende de la vitamina D

Además de su función en la regulación de la homeostasis del calcio, la vitamina D se requiere para absorción intestinal del mismo. La síntesis de proteína de unión a calcio intracelular, calbindina, necesaria para la absorción del calcio, es inducida por la vitamina D. La vitamina D también actúa para reclutar transportadores de calcio hacia la superficie celular, de modo que aumenta la absorción de calcio con rapidez (un proceso que es independiente de la síntesis de proteína nueva).

El ácido fítico (hexafosfato de inositol) en los cereales se une al calcio en la luz del intestino, lo que evita su absorción. El fitato también produce quelación de otros minerales, entre ellos el cinc. Esto es principalmente un problema entre personas que consumen grandes cantidades de productos de trigo integral sin levadura (ázimo); la levadura contiene una enzima, la fitasa, que desfosforila el fitato, lo que lo hace inactivo. Las concentraciones altas de ácidos grasos en la luz intestinal, como resultado de absorción alterada de grasa, también pueden reducir la absorción del calcio, al formar sales de calcio insolubles; una ingestión alta de oxalato a veces puede causar deficiencia, porque el oxalato de calcio es insoluble.

La absorción de hierro es limitada y está estrictamente controlada, pero la vitamina C y el alcohol la aumentan

Aunque la deficiencia de hierro es un problema frecuente, tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo, alrededor de 10% de la población tiene riesgo de sobrecarga de hierro (hemocromatosis) dependiente de mecanismos genéticos, y para disminuir el riesgo de efectos adversos de la generación no enzimática de radicales libres por sales de hierro, la absorción se encuentra estrictamente regulada. El hierro inorgánico se transporta hacia la célula de la mucosa mediante un transportador de ion metálico divalente enlazado a protón, y se acumula dentro de la célula mediante unión a la ferritina. El hierro abandona la célula de la mucosa por medio de una proteína de transporte ferroportina, pero sólo si hay transferrina libre en el plasma a la cual unirse. Una vez que la transferrina queda saturada con hierro, cualquiera que se haya acumulado en las células de la mucosa se pierde cuando las células se desprenden. La expresión del gen que codifica para ferroportina (y posiblemente también del que codifica para el transportador de ion metálico divalente) es regulada en dirección descendente por la hepcidina, un péptido secretado por el hígado cuando las reservas corporales de hierro son adecuadas. En respuesta a hipoxia, anemia o hemorragia, la síntesis hepcidina se reduce, lo que lleva a incremento de la síntesis de ferroportina, y de la absorción de hierro (figura 43-3). Como resultado de esta barrera de la mucosa, sólo se absorbe alrededor de 10% del hierro de la dieta, y sólo 1 a 5% del que proviene de muchos alimentos vegetales.

El hierro inorgánico se absorbe en el estado de Fe²⁺ (reducido); por ende, la presencia de agentes reductores aumenta la absorción. El compuesto más eficaz es la vitamina C, y si bien las ingestiones de 40 a 80 mg de vitamina C/día son más que adecuadas para satisfacer los requerimientos, una ingestión de 25 a 50 mg por cada comida aumenta la absorción de hierro, en especial cuando se usan sales de hierro para tratar anemia por deficiencia de hierro. El alcohol y la fructosa también aumentan la absorción de hierro. El hierro hem proveniente de la carne se absorbe por separado y está considerablemente más disponible que el hierro inorgánico. Sin embargo, el calcio altera la absorción de hierro tanto inorgánico como hem (un vaso de leche con una comida reduce de manera significativa la disponibilidad de hierro).

Después del suministro de agua, el primer requerimiento del cuerpo es de combustibles metabólicos: grasas, carbohidratos, aminoácidos provenientes de proteínas (cuadro 16-1). La ingestión de alimento mayor que el gasto de energía lleva a obesidad, mientras que la ingestión menor que el gasto lleva a emaciación, marasmo y kwashiorkor. Tanto la obesidad como la desnutrición insuficiente grave se relacionan con aumento de la mortalidad. El índice de masa corporal = peso (en kilogramos)/estatura² (en metros) suele usarse como una manera de expresar obesidad relativa; un rango deseable es entre 20 y 25.

Los requerimientos de energía se estiman mediante medición del gasto de energía

El gasto de energía puede determinarse de manera directa, al medir la producción de calor a partir del cuerpo, pero por lo normal se estima de modo indirecto a partir del consumo de oxígeno. Hay un gasto de energía de 20 kJ/L de oxígeno consumido, al margen de si el combustible que se está metabolizando es carbohidrato, grasa o proteína (cuadro 14-1).

La medición de la proporción del volumen de dióxido de carbono producido: volumen de oxígeno consumido (cociente respiratorio, RQ) es una indicación de la mezcla de combustibles metabólicos que se están oxidando (cuadro 14-1).

Una técnica más reciente permite estimar el gasto total de energía durante un periodo de una a dos semanas, usando agua con doble marcado con isótopo, ²H₂¹⁸O. El ²H se pierde del cuerpo sólo en agua, mientras que el ¹⁸O se pierde tanto en agua como en el dióxido de carbono; la diferencia del índice de pérdida de ambas marcas permite estimar la producción total de dióxido de carbono y, por ende, el consumo de oxígeno y el gasto de energía (figura 43-4).

El índice metabólico basal (BMR) es el gasto de energía por el cuerpo cuando está en reposo, pero no durmiendo, en condiciones controladas de neutralidad térmica, medido alrededor de 12 horas después de la última comida, y depende del peso, la edad y el sexo. El gasto total de energía depende del BMR, la energía requerida para actividad física, y el costo de energía de la síntesis de reservas en el estado posprandial. Por ende, es posible calcular el requerimiento de energía de un individuo a partir del peso corporal, la edad, el sexo y la magnitud de la actividad física. El peso corporal afecta al BMR porque hay una mayor cantidad de tejido activo en un cuerpo de mayor tamaño. El decremento del BMR con la edad, incluso cuando el peso corporal permanece constante, es el resultado del reemplazo del tejido muscular por tejido adiposo, que es menos activo desde el punto de vista metabólico. De modo similar, las mujeres tienen un BMR bastante más bajo que los varones del mismo peso corporal y edad, porque el cuerpo de las mujeres contiene proporcionalmente más tejido adiposo.

Los requerimientos de energía aumentan con la actividad

La manera más útil de expresar el costo de energía de actividades físicas es como un múltiplo del BMR. Esto se conoce como la proporción de actividad física (PAR) o el equivalente metabólico de la tarea (MET). En las actividades sedentarias sólo se usan alrededor de 1.1 a 1.2 × BMR. En contraste, el ejercicio vigoroso, como subir escaleras, caminar cuesta arriba a campo traviesa, etc., puede usar 6 a 8 × BMR. El nivel de actividad física (PAL) general es la suma de la PAR de diferentes actividades, multiplicada por el tiempo durante el cual se efectúa esa actividad, dividida por 24 horas.

Diez por ciento del rendimiento de energía de una comida puede gastarse en la formación de reservas

Después de una comida hay un aumento considerable del índice metabólico (termogénesis inducida por la dieta). Una pequeña parte de esto es el costo de energía de la secreción de enzimas digestivas y del transporte activo de los productos de la digestión; la parte principal es el resultado de sintetizar reservas de glucógeno, triacilglicerol y proteína.

Hay dos formas extremas de nutrición insuficiente

El marasmo puede ocurrir tanto en adultos como en niños y se encuentra en grupos vulnerables de todas las poblaciones. El kwashiorkor afecta a niños y sólo se ha reportado en países en desarrollo. La característica distintiva del kwashiorkor que es hay retención de líquido, que lleva a edema e infiltración grasa del hígado. El marasmo es un estado de emaciación extrema; es el resultado de balance negativo de energía durante un periodo prolongado. No sólo las reservas de grasa del cuerpo se han agotado, sino que también hay emaciación de músculo, y a medida que progresa el estado hay pérdida de proteína del corazón, el hígado y los riñones. Los aminoácidos liberados por el catabolismo de proteínas hísticas se usan como una fuente de combustible metabólico y como sustratos para la gluconeogénesis a fin de mantener un aporte de glucosa para el cerebro y los eritrocitos (capítulo 20). Como resultado de la síntesis reducida de proteínas, hay alteración de la respuesta inmunitaria y más riesgo de infecciones. Ocurre deterioro de la proliferación celular en la mucosa intestinal, lo que da por resultado disminución de la superficie de la mucosa intestinal y reducción de la absorción de tantos nutrientes como están disponibles.

Los pacientes con cáncer avanzado y AIDS están desnutridos

Los pacientes con cáncer avanzado, infección por HIV y AIDS, y con varias otras enfermedades crónicas, suelen tener nutrición insuficiente, estado llamado caquexia. Desde el punto de vista físico, muestran todos los signos del marasmo, pero hay bastante más pérdida de proteína corporal que en la inanición. La secreción de citocinas en respuesta a infección y cáncer aumenta el catabolismo de proteína hística por la vía de la ubiquitina-proteasoma dependiente de ATP, de modo que aumenta el gasto de energía. Esto difiere del marasmo, en el cual la síntesis de proteína está reducida, pero el catabolismo no está afectado. Los pacientes son hipermetabólicos, esto es, tienen un aumento considerable del índice metabólico basal. Además de la activación de la vía de ubiquitina-proteasoma del catabolismo de proteína, otros tres factores están involucrados. Muchos tumores metabolizan glucosa de manera anaeróbica para liberar lactato; este último a continuación se usa para la gluconeogénesis en el hígado, que consume energía con un costo neto de 6 ATP por cada mol de glucosa que entra en el ciclo (figura 19-4). Hay aumento de la estimulación de proteínas desacopladoras por citocinas, lo que lleva a termogénesis y aumento de la oxidación de combustibles metabólicos. Ocurre ingreso inútil de lípidos a ciclo porque la lipasa sensible a hormona es activada por un proteoglucano secretado por tumores, lo que da por resultado la liberación de ácidos grasos desde el tejido adiposo, y reesterificación (con un costo de ATP) hacia triacilgliceroles en el hígado, que se exportan en VLDL.

El kwashiorkor afecta a niños que tienen nutrición insuficiente

Además de la emaciación del tejido muscular, la pérdida de mucosa intestinal y respuestas inmunitarias alteradas que se observan en el marasmo, los niños con kwashiorkor muestran varios datos típicos. La característica que define el problema es el edema, relacionado con decremento de la concentración de proteínas plasmáticas. Además, hay agrandamiento del hígado como resultado de acumulación de grasa. Antes se creía que la causa del kwashiorkor era falta de proteína, con ingreso más o menos adecuado de energía; sin embargo, el análisis de las dietas de los niños afectados muestra que no es así. La deficiencia de proteína lleva a disminución del crecimiento, y en niños con kwashiorkor esta disminución es menos acentuada que en aquellos con marasmo. Además, el edema empieza a disminuir en etapas tempranas del tratamiento, cuando el niño aún está recibiendo una dieta baja en proteína.

Con mucha frecuencia, una infección precipita el kwashiorkor. Superpuesta sobre la deficiencia general de alimento, probablemente hay una deficiencia de nutrientes antioxidantes, como cinc, cobre, caroteno y vitaminas C y E. La explosión respiratoria en respuesta a infección lleva a la producción de oxígeno y radicales libres halógeno como parte de la acción citotóxica de macrófagos estimulados; dicho estrés oxidante añadido bien puede desencadenar kwashiorkor.

Los requerimientos de proteína pueden determinarse al medir el balance de nitrógeno

El estado de nutrición en cuanto a proteína puede determinarse al medir la ingestión en la dieta y el egreso de compuestos nitrogenados desde el cuerpo. Aunque los ácidos nucleicos también contienen nitrógeno, la proteína es la principal fuente de nitrógeno en la dieta, y la medición de la ingestión total de nitrógeno da un buen estimado de la ingestión de proteína (miligramos de N × 6.25 = miligramos de proteína, puesto que N es 16% de casi todas las proteínas). El egreso de N desde el cuerpo ocurre principalmente en la urea, y en cantidades menores de otros compuestos en la orina, proteína no digerida en las heces; también pueden perderse cantidades importantes en el sudor y en la piel descamada. La diferencia entre el ingreso y el egreso de compuestos nitrogenados se conoce como el balance de nitrógeno. Pueden definirse tres estados. En un adulto sano, el balance de nitrógeno está en equilibrio, cuando el ingreso es igual al egreso, y no hay cambio del contenido corporal total de proteína. En un niño en crecimiento, una embarazada, o una persona en recuperación luego de pérdida de proteína, la excreción de compuestos nitrogenados es menor que la ingestión en la dieta, y hay retención neta de nitrógeno en el cuerpo como proteína: balance positivo de nitrógeno. En respuesta a traumatismo o infección, o si la ingestión de proteína es inadecuada para satisfacer los requerimientos, hay pérdida neta de nitrógeno de proteína desde el cuerpo: balance negativo de nitrógeno. Salvo cuando se reemplazan las pérdidas de proteína, el equilibrio de nitrógeno puede mantenerse a cualquier nivel de ingestión de proteína por arriba de los requerimientos. Una ingestión alta de proteína no lleva a balance positivo de nitrógeno; aunque aumenta el índice de síntesis de proteína, también aumenta el índice de catabolismo de proteína, de modo que el equilibrio de nitrógeno se mantiene, aunque con un índice más alto de recambio de proteína. Tanto la síntesis de proteína como el catabolismo de la misma son costosos en lo que se refiere a ATP, y esta tasa aumentada de recambio de proteína explica el incremento de la termogénesis inducido por la dieta que se observa en personas que están consumiendo una dieta alta en proteína.

El catabolismo continuo de proteínas hísticas crea el requerimiento de proteína en la dieta, incluso en un adulto que no está creciendo; aunque algunos de los aminoácidos liberados se pueden reutilizar, gran parte se usa para la gluconeogénesis en el estado de ayuno. Estudios sobre el balance de nitrógeno muestran que el requerimiento diario promedio es de 0.66 g de proteína/kg de peso corporal (tomando un consumo de referencia de 0.825 g de proteína/kg de peso corporal permitido para variación individual), aproximadamente 55 g/día o 0.825% del ingreso de energía. Las ingestiones promedio de proteína en países desarrollados son del orden de 80 a 100 g/día, esto es, 14 a 15% del ingreso de energía. Dado que en los niños en crecimiento la proteína en el cuerpo está aumentando, tienen un requerimiento proporcionalmente mayor que los adultos, y deben estar en balance positivo de nitrógeno. Aun así, la necesidad es relativamente pequeña en comparación con el requerimiento para recambio de proteína. En algunos países, la ingestión de proteína es inadecuada para satisfacer estos requerimientos, lo que da por resultado cese del crecimiento. Hay poca o ninguna evidencia de que los atletas y los culturistas requieran grandes cantidades de proteína; simplemente consumir más de una dieta normal que proporcione alrededor de 14% de la energía a partir de proteína suministrará proteína más que suficiente para la síntesis aumentada de proteína muscular (el principal requerimiento es incremento de la ingestión de energía para permitir aumento de la síntesis de proteína).

Hay pérdida de proteína corporal en respuesta a traumatismo e infección

Una de las reacciones metabólicas a un traumatismo importante, como una quemadura, una fractura de una extremidad, o intervención quirúrgica, es un aumento del catabolismo neto de proteínas hísticas, en respuesta a citocinas y hormonas glucocorticoides, y como resultado de utilización excesiva de treonina y cisteína en la síntesis de proteínas de fase aguda. Hasta 6 a 7% de la proteína corporal total puede perderse al cabo de 10 días. El reposo prolongado en cama da por resultado pérdida considerable de proteína debido a atrofia de músculos. El catabolismo de proteína puede estar aumentado en respuesta a citocinas y sin el estímulo del ejercicio no se reemplaza por completo. La proteína perdida se reemplaza durante la convalecencia, cuando hay balance positivo de nitrógeno. Una dieta normal es adecuada para permitir este reemplazo. De nuevo, como sucede con los atletas, una dieta normal es suficiente para permitir esta síntesis de proteína de reemplazo.

El requerimiento no es sólo de la proteína, sino de aminoácidos específicos

No todas las proteínas son equivalentes desde el punto de vista nutricional. Se necesita una cantidad mayor de algunas que de otras para mantener el balance de nitrógeno porque diferentes proteínas contienen diferentes cantidades de los diversos aminoácidos. El requerimiento del cuerpo consta de aminoácidos en las proporciones correctas para reemplazar proteínas hísticas. Los aminoácidos pueden dividirse en dos grupos: esenciales y no esenciales. Hay nueve aminoácidos esenciales o indispensables, que no se pueden sintetizar en el cuerpo: histidina, isoleucina, leucina, glicina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Si uno de ellos falta o es inadecuado, al margen de la ingestión total de proteína, será imposible mantener el balance de nitrógeno, puesto que no habrá una cantidad suficiente de ese aminoácido para la síntesis de proteína.

Dos aminoácidos, la cisteína y tirosina, se pueden sintetizar en el cuerpo, pero sólo a partir de aminoácidos esenciales precursores, cisteína a partir de metionina, y tirosina a partir de fenilalanina. Las ingestiones de cisteína y tirosina en la dieta deben afectar los requerimientos de metionina y fenilalanina. Los 11 aminoácidos restantes en las proteínas se consideran no esenciales o dispensables, porque pueden sintetizarse en tanto haya proteína total suficiente en la dieta. Si se omite uno de estos aminoácidos de la dieta, aún puede mantenerse el balance de nitrógeno. Sin embargo, sólo tres aminoácidos: alanina, aspartato y glutamato, puede considerarse que son en verdad dispensables; se sintetizan a partir de intermediarios metabólicos comunes (piruvato, oxaloacetato y cetoglutarato, respectivamente). Los aminoácidos restantes se consideran no esenciales, pero en algunas circunstancias el requerimiento puede sobrepasar la capacidad de síntesis.

• La digestión comprende hidrólisis de moléculas de alimento hacia moléculas de menor tamaño para absorción a través del epitelio gastrointestinal. Los polisacáridos se absorben como monosacáridos, los triacilgliceroles como 2-monoacilgliceroles, ácidos grasos y glicerol, y las proteínas como aminoácidos y pequeños péptidos.

• Los trastornos digestivos surgen como resultado de: 1) deficiencia enzimática, por ejemplo, lactasa y sacarasa; 2) malabsorción, por ejemplo, de glucosa y galactosa como resultado de defectos del cotransportador de Na⁺-glucosa (SGLT 1); 3) absorción de polipéptidos no hidrolizados que lleva a respuestas inmunitarias, por ejemplo, en la enfermedad celiaca, y 4) precipitación de colesterol desde la bilis como cálculos biliares.

• Además de agua, la dieta debe proporcionar combustibles metabólicos (carbohidratos y grasas) para el crecimiento y la actividad corporales, proteína para la síntesis de proteínas tisulares, fibra para dar volumen al contenido intestinal, minerales para funciones metabólicas específicas (capítulo 44), ácidos grasos poliinsaturados de las familias n − 3 y n − 6, y vitaminas (compuestos orgánicos necesarios en pequeñas cantidades para otras funciones esenciales) (capítulo 44).

• La nutrición insuficiente ocurre en dos formas extremas: marasmo, en adultos y niños, y kwashiorkor en niños. La enfermedad crónica también puede llevar a nutrición insuficiente (caquexia) como resultado de hipermetabolismo.

• La sobrenutrición lleva a ingestión de energía excesiva y se asocia con enfermedades no transmisibles crónicas, como obesidad, diabetes tipo 2, aterosclerosis, cáncer e hipertensión.

• Se requieren 20 aminoácidos diferentes para la síntesis de proteína, nueve de los cuales son esenciales en la dieta del humano. La cantidad de proteína requerida puede determinarse mediante estudios del balance de nitrógeno y es afectada por la calidad de la proteína (las cantidades de aminoácidos esenciales presentes en las proteínas de la dieta, en comparación con las cantidades requeridas para la síntesis de proteína tisular).