CAPÍTULO 44: Micronutrientes: vitaminas y minerales

Las vitaminas son un grupo de nutrientes orgánicos necesarios en pequeñas cantidades para diversas funciones bioquímicas que, en general, no se pueden sintetizar en el organismo y, en consecuencia, deben encontrarse en la dieta.

Las vitaminas liposolubles son compuestos hidrofóbicos que sólo pueden absorberse con eficiencia cuando hay absorción normal de grasa. Al igual que otros lípidos, se transportan en la sangre en lipoproteínas o fijas a proteínas de unión específicas. Tienen diversas funciones; por ejemplo, vitamina A, visión y diferenciación celular; vitamina D, metabolismo del calcio y el fosfato, y diferenciación celular; vitamina E, antioxidante, y vitamina K, coagulación de la sangre. Al igual que la dieta insuficiente, las enfermedades o estados que afectan la digestión y absorción de las vitaminas liposolubles, como dieta muy baja en grasas, esteatorrea y trastornos del sistema biliar, pueden llevar a síndromes de deficiencia, entre ellos ceguera nocturna y xeroftalmía (vitamina A); raquitismo en niños de corta edad y osteomalacia en adultos (vitamina D); trastornos neurológicos y anemia hemolítica del recién nacido (vitamina E) y enfermedad hemorrágica del recién nacido (vitamina K). La toxicidad puede producirse por ingestión excesiva de vitaminas A y D. La vitamina A y los carotenos (muchos de los cuales son precursores de la vitamina A) y la vitamina E, son antioxidantes (capítulo 45) y tienen posibles funciones en la prevención de aterosclerosis y cáncer; sin embargo, el exceso de éstos también puede ocasionar prooxidación.

Las vitaminas hidrosolubles son las vitaminas B y C, ácido fólico, biotina y ácido pantoténico; funcionan principalmente como cofactores de enzimas. El ácido fólico actúa como un acarreador de unidades de un carbono. La deficiencia de una sola vitamina del complejo B es rara, dado que las dietas inadecuadas se relacionan más a menudo con estados de deficiencia múltiple. Sin embargo, los síndromes específicos son característicos de deficiencias de vitaminas individuales, por ejemplo, el beriberi (tiamina); queilosis, glositis, seborrea (riboflavina); pelagra (niacina); anemia megaloblástica, aciduria metilmalónica, y anemia perniciosa (vitamina B₁₂); anemia megaloblástica (ácido fólico) y escorbuto (vitamina C).

Los elementos minerales inorgánicos que tienen una función en el cuerpo deben hallarse en la dieta. Cuando la ingestión es insuficiente, pueden surgir signos de deficiencia, por ejemplo, anemia (hierro) y cretinismo y bocio (yodo). Las ingestiones excesivas pueden ser tóxicas.

La determinación de los requerimientos de micronutrientes depende de los criterios de suficiencia elegidos

Para cualquier nutriente, hay un rango de ingestiones entre la que es claramente inadecuada, lo que conduce a enfermedad clínica por deficiencia, y la que excede tanto la capacidad metabólica del organismo que puede haber signos de toxicidad. Entre estos dos extremos hay un nivel de ingestión que es adecuado para la salud normal y el mantenimiento de la integridad metabólica. Los requerimientos se determinan en estudios de agotamiento/repleción, en los cuales se priva a las personas del nutriente hasta que haya un cambio metabólico y después se repleta el nutriente hasta que se normaliza la anormalidad. No todos los individuos tienen el mismo requerimiento de nutrientes, incluso cuando se calcula con base en el tamaño del cuerpo o el gasto de energía. Hay una gama de requerimientos individuales de hasta 25% alrededor de la media. Por ende, para evaluar la suficiencia de las dietas, es necesario establecer un nivel de referencia de ingestión lo bastante alto como para asegurar que nadie sufra deficiencia ni tenga riesgo de toxicidad. Si se supone que los requerimientos individuales están distribuidos de un modo estadísticamente normal alrededor del requerimiento medio observado, un rango de ± 2 × la desviación estándar (SD) alrededor de la media incluye los requerimientos de 95% de la población. Por consiguiente, las ingestiones de referencia o recomendadas se establecen en el requerimiento promedio más 2 × SD y, así, satisfacen o exceden los requerimientos de 97.5% de la población.

Las tablas de ingesta de referencia y recomendada de vitaminas y minerales publicadas por diferentes autoridades nacionales e internacionales (cuadros 44-1 a 44-4) difieren entre sí debido a diferentes interpretaciones de los datos disponibles y la disponibilidad de nuevos datos experimentales en las publicaciones que van saliendo a la luz.

Una vitamina se define como un compuesto orgánico que se necesita en la dieta en pequeñas cantidades para el mantenimiento de la integridad metabólica normal. La deficiencia da por resultado una enfermedad específica, que sólo se cura o previene al restituir la vitamina a la dieta (cuadro 44-5). Empero, la vitamina D, que se forma en la piel a partir del 7-dehidrocolesterol en el momento de la exposición a la luz solar, y la niacina, que puede formarse a partir del aminoácido esencial triptófano, no satisfacen estrictamente esta definición.

DOS GRUPOS DE COMPUESTOS TIENEN ACTIVIDAD DE VITAMINA A

Los retinoides comprenden el retinol, el retinaldehído y el ácido retinoico (vitamina A preformada, que sólo se encuentra en alimentos de origen animal); los carotenoides, que se encuentran en vegetales, constan de carotenos y compuestos relacionados; muchos son precursores de la vitamina A, puesto que se pueden dividir para dar retinaldehído, y después retinol y ácido retinoico (figura 44-1). Los α-, β- y γ- carotenos y la criptoxantina son desde el punto de vista cuantitativo los carotenoides provitamina A más importantes. El β-caroteno y otros carotenoides o provitamina A en se dividen en la mucosa intestinal por medio de la caroteno dioxigenasa, lo que da retinaldehído, que se reduce hacia retinol, se esterifica y secreta en quilomicrones junto con ésteres formados a partir del retinol de la dieta. La actividad intestinal de la caroteno dioxigenasa es baja, de manera que una proporción relativamente grande del β-caroteno ingerido puede aparecer en la circulación sin cambios. Hay dos isoenzimas de la caroteno dioxigenasa. Una cataliza la división del enlace central del betacaroteno; la otra cataliza la división asimétrica que lleva a la formación de 8′-, 10′- y 12′- apo-carotenales, que son oxidados a ácido retinoico, pero que no pueden usarse como fuentes de retinol o de retinaldehído.

Aunque parecería que una molécula de β-caroteno debe dar dos de retinol, esto no es así en la práctica; 6 μg de β-caroteno equivalen a 1 μg de retinol preformado. Por ende, la cantidad total de vitamina A en los alimentos se expresa como microgramos de equivalentes de retinol = μg de vitamina A preformada + 1/6 × μg de β-caroteno + 1/12 × μg de otros carotenoides provitamina A. Antes de que se dispusiera de vitamina A pura para análisis químicos, el contenido de vitamina A de los alimentos se determinaba mediante análisis biológico, y los resultados se expresaban como unidades internacionales (IU), 1 IU = 0.3 μg de retinol; 1 μg de retinol = 3.33 IU. Aunque son obsoletas, las IU a veces aún se usan en las etiquetas de los alimentos. En 2001 el reporte de The USA/Canadian Dietary Reference Values introdujo el término equivalente de actividad de retinol para tomar en cuenta la absorción y el metabolismo incompletos de los carotenoides; 1 RAE = 1 μg de holo-trans-retinol, 12 μg de β-caroteno, 24 μg de α-caroteno o β-criptoxantina. Con base en esto, una IU de actividad de vitamina a es igual a 3.6 μg de β-caroteno o 7.2 μg de otros carotenoides provitamina A.

La vitamina A tiene una función en la visión

En la retina, el retinaldehído funciona como el grupo prostético de proteínas opsina sensibles a la luz, lo que forma rodopsina (en bastones) y iodopsina (en conos). Cualquier célula de cono sólo contiene un tipo de opsina y es sensible a sólo un color. En el epitelio pigmentado de la retina, el todo-trans-retinol se isomeriza hacia 11-cis-retinol y se oxida hacia 11-cis-retinaldehído, el cual reacciona con un residuo lisina en la opsina, lo que forma la holoproteína rodopsina. La absorción de luz por la rodopsina origina isomerización del retinaldehído desde 11-cis hacia todo-trans y un cambio conformacional de la opsina (figura 44-2); esto causa la liberación de retinaldehído desde la proteína y el inicio de un impulso nervioso. La forma excitada inicial de la rodopsina, la batorrodopsina, se sintetiza en el transcurso de picosegundos luego de iluminación. Después hay una serie de cambios conformacionales que llevan a la formación de metarrodopsina II, que inicia una cascada de amplificación de nucleótido guanina y después un impulso nervioso. El paso final es la hidrólisis para liberar todo-trans-retinaldehído y opsina. La clave para el inicio del ciclo visual es la disponibilidad de 11-cis-retinaldehído y, en consecuencia, vitamina A. Cuando hay deficiencia, el tiempo que se requiere para adaptarse a la oscuridad está aumentado y hay menor capacidad para ver cuando hay poca luz.

El ácido retinoico participa en la regulación de la expresión de gen y en la diferenciación de tejido

Una función importante de la vitamina A yace en el control de la diferenciación y el recambio celulares. El ácido todo-trans-retinoico y el ácido 9-cis-retinoico (figura 44-1) regulan el crecimiento, el desarrollo y la diferenciación de tejido; tienen diferentes acciones en distintos tejidos. Al igual que las hormonas tiroideas y esteroides y la vitamina D, el ácido retinoico se une a receptores nucleares que se unen a elementos de respuesta del DNA y regulan la transcripción de genes específicos. Hay dos familias de receptores de retinoides nucleares: los receptores de ácido retinoico (RAR) se unen a ácidos todos-trans-retinoico o ácidos 9-cis-retinoico, y los receptores X retinoide (RXR) se unen al ácido 9-cis-retinoico. Asimismo, los receptores X retinoides forman dímeros con vitamina D, hormona tiroidea, y otros receptores de hormona de acción nuclear. La deficiencia de vitamina A altera la función de la vitamina D y la hormona tiroidea, debido a la falta de ácido 9-cis-retinoico para formar dímeros de receptor activos. Los receptores X de retinoide no ocupados forman dímeros con receptores de vitamina D y de hormona tiroidea ocupados, pero éstos no sólo no activan la expresión de gen, sino que pueden reprimirla, de modo que la deficiencia de vitamina A tiene un efecto más grave sobre la función de la vitamina D y la hormona tiroidea que el fracaso simple para activar la expresión de gen. La vitamina A en exceso también altera la función de la vitamina D y de la hormona tiroidea, debido a la formación de homodímeros RXR, lo que significa que no hay suficientes RXR disponibles para formar heterodímeros con los receptores de vitamina D y hormona tiroidea.

La deficiencia de vitamina A es un importante problema de salud pública en todo el mundo

La deficiencia de vitamina A es la más importante causa prevenible de ceguera. El signo más temprano de deficiencia es la pérdida de la sensibilidad a la luz verde, seguida por disminución de la capacidad para adaptarse a la luz tenue, y después ceguera nocturna, una incapacidad para ver en la oscuridad. La deficiencia más prolongada lleva a xeroftalmía: queratinización de la córnea y ceguera. La vitamina A también desempeña un importante papel en la diferenciación de las células del sistema inmunitario, e incluso la deficiencia leve lleva a susceptibilidad aumentada a enfermedades infecciosas. La síntesis de proteína transportadora de retinol, que se requiere para transportar la vitamina en el torrente sanguíneo, se reduce en respuesta a infección (es una proteína de fase aguda negativa), lo cual disminuye la concentración circulante de la vitamina, y altera más las respuestas inmunitarias.

El exceso de vitamina A es tóxico

La capacidad para metabolizar vitamina A es limitada y la ingestión excesiva lleva a acumulación más allá de la capacidad de las proteínas de unión, de modo que la vitamina A no unida suscita daño de tejidos. Los síntomas de toxicidad afectan: el sistema nervioso central (cefalalgia, náuseas, ataxia y anorexia, todas relacionadas con aumento de la presión del líquido cefalorraquídeo), el hígado (hepatomegalia con cambios histológicos e hiperlipidemia), homeostasis del calcio (engrosamiento de los huesos largos, hipercalcemia y calcificación de tejidos blandos) y la piel (resequedad excesiva, descamación y alopecia).

La vitamina D no es estrictamente una vitamina, porque puede sintetizarse en la piel y en la mayor parte de las circunstancias ésa es la principal fuente de la vitamina; sólo cuando la exposición a la luz solar es inadecuada se necesita una fuente en la dieta. Su principal función es la regulación de la absorción y la homeostasis del calcio; la mayor parte de sus acciones están mediadas por receptores nucleares que regulan la expresión de gen. También participa en la regulación de la proliferación y diferenciación celulares. Hay evidencia de que las ingestiones mucho más altas que las requeridas para mantener la homeostasis del calcio aminoran el riesgo de resistencia a la insulina, obesidad y el síndrome metabólico, así como de diversos cánceres. La deficiencia, que conduce a raquitismo en niños y osteomalacia en adultos, aún es un problema en latitudes del Norte, donde la exposición a la luz solar es inadecuada.

La vitamina D se sintetiza en la piel

El 7-dehidrocolesterol (un intermediario en la síntesis de colesterol que se acumula en la piel) pasa por una reacción no enzimática en el momento de la exposición a luz ultravioleta, lo que da previtamina D (figura 44-3). Esta última pasa por una reacción adicional en un periodo de horas para formar colecalciferol, que se absorbe hacia el torrente sanguíneo. En climas templados, la concentración plasmática de vitamina D es más alta al final del verano, y más baja al final del invierno. Más allá de latitudes alrededor de 40° norte o sur hay muy poca radiación ultravioleta de la longitud de onda apropiada durante el invierno.

La vitamina D se metaboliza hacia el metabolito activo, calcitriol, en el hígado y los riñones

El colecalciferol, sea sintetizado en la piel o proveniente de los alimentos, pasa por dos hidroxilaciones para dar el metabolito activo, 1,25-dihidroxivitamina D o calcitriol (figura 44-4). El ergocalciferol proveniente de alimentos enriquecidos pasa por hidroxilación similar para dar ercalcitriol. En el hígado, el colecalciferol se hidroxila para formar el derivado 25-hidroxi, calcidiol, el cual se libera hacia la circulación unido a una globulina de unión a vitamina D, que es la principal forma de almacenamiento de la vitamina. En los riñones, el calcidiol pasa por 1-hidroxilación para producir el metabolito activo 1,25-dihidroxi-vitamina D (calcitriol), o 24-hidroxilación para originar un metabolito probablemente inactivo, la 24,25-dihidroxivitamina D (24-hidroxicalcidiol). Algunos tejidos, que no son los involucrados en la homeostasis del calcio, captan calcidiol desde la circulación y sintetizan calcitriol que actúa dentro de la célula en la cual se sintetizó.

El metabolismo de la vitamina D está regulado y regula la homeostasis del calcio

La principal función de la vitamina D yace en el control de la homeostasis del calcio y, a su vez, el metabolismo de la vitamina D está regulado por factores que muestran respuesta a las cifras plasmáticas de calcio y fosfato. El calcitriol actúa para reducir su propia síntesis al inducir la 24-hidroxilasa y reprimir la 1-hidroxilasa en los riñones. La principal función de la vitamina D es mantener la concentración plasmática de calcio. El calcitriol logra esto de tres maneras: incrementa la absorción intestinal de calcio; disminuye la excreción de calcio (al estimular la resorción en los túbulos renales distales) y moviliza mineral óseo. Además, el calcitriol participa en la secreción de insulina, la síntesis y secreción de hormonas paratiroidea y tiroidea, la inhibición de la producción de interleucina por linfocitos T activados y de inmunoglobulina por linfocitos B activados, la diferenciación de células precursoras de monocitos y la modulación de la proliferación celular. En casi todas estas acciones actúa como una hormona esteroide, al unirse a receptores nucleares y aumentar la expresión de gen, aunque también tiene efectos rápidos sobre transportadores de calcio en la mucosa intestinal.

La ingesta más alta de vitamina D puede ser beneficiosa

Cada vez hay más evidencia de que el estado más alto en cuanto a vitamina D es protector contra diversos cánceres, entre ellos cánceres de próstata y colorrectal, y contra prediabetes y el síndrome metabólico. Las magnitudes deseables de consumo tal vez sean considerablemente más altas que la ingesta de referencia actual y es muy factible que no sea posible satisfacerlas a partir de alimentos no enriquecidos. Si bien la exposición aumentada a la luz solar satisfaría la necesidad, esto conlleva el riesgo de aparición de cáncer cutáneo.

La deficiencia de vitamina D afecta a niños y adultos

En el estado de deficiencia de vitamina D, raquitismo, los huesos de los niños tienen mineralización insuficiente como resultado de absorción inadecuada de calcio. Suceden problemas similares como resultado de deficiencia durante el brote de crecimiento propio de la adolescencia. La osteomalacia en adultos se produce por la desmineralización de hueso, especialmente en mujeres que tienen poca exposición a la luz solar, en particular luego de varios embarazos. Aun cuando la vitamina D es esencial para la prevención y el tratamiento de osteomalacia en ancianos, hay poca evidencia de que sea beneficiosa en el tratamiento de osteoporosis.

La vitamina D en exceso es tóxica

Algunos lactantes son sensibles a ingestiones de vitamina D tan bajas como 50 μg/día, lo cual da por resultado una concentración plasmática alta de calcio. Esto puede llevar a contracción de vasos sanguíneos, presión arterial alta y calcinosis (la calcificación de tejidos blandos). Al menos en algunos casos, la hipercalcemia en respuesta a ingestión baja de vitamina D se debe a defectos genéticos de la calcidiol 24-hidroxilasa, la enzima que lleva a desactivación de la vitamina. Si bien el exceso de vitamina D en la dieta es tóxico, la exposición excesiva a la luz solar no da pie a intoxicación por vitamina D, porque hay una capacidad limitada para formar el precursor, 7-dehidrocolesterol y la exposición prolongada de la previtamina D a la luz solar lleva a la formación de compuestos inactivos.

No se ha definido una función singular inequívoca para la vitamina E. Actúa como un antioxidante liposoluble en membranas celulares, donde muchas de sus funciones pueden ser proporcionadas por antioxidantes sintéticos, y tiene importancia en el mantenimiento de la fluidez de las membranas celulares. También tiene una participación (hasta cierto punto poco definida) en la emisión de señales celulares. Vitamina E es el término descriptivo genérico para dos familias de compuestos, los tocoferoles y los tocotrienoles (figura 44-5). Los diferentes vitámeros tienen distinta potencia biológica; el más activo es el D-α-tocoferol, y es usual expresar la ingestión de vitamina E en términos de miligramos de equivalentes de D-α-tocoferol. El tocoferol DL-α-sintético no tiene la misma potencia biológica que el compuesto natural.

La vitamina E es el principal antioxidante liposoluble en membranas celulares y lipoproteínas plasmáticas

La principal función de la vitamina E es como un antioxidante que rompe cadenas y que atrapa radicales libres en membranas celulares y lipoproteínas plasmáticas al reaccionar con los radicales peróxido lípido formados por peroxidación de ácidos grasos poliinsaturados (capítulo 45). El producto radical tocoferoxilo es relativamente no reactivo, y finalmente forma compuestos no radicales. Por lo común el radical tocoferoxilo se reduce de regreso hacia tocoferol mediante reacción con vitamina C proveniente del plasma (figura 44-6). El radical monodesoxiascorbato resultante después pasa por reacción enzimática o no enzimática para dar ascorbato y dehidroascorbato, ninguno de los cuales es un radical.

Deficiencia de vitamina E

En animales de experimentación, la deficiencia de vitamina E ocasiona resorción de fetos y atrofia testicular. La deficiencia de vitamina E en la dieta en seres humanos se desconoce, aunque los pacientes con malabsorción grave de grasas, fibrosis quística y algunas formas de enfermedad crónica del hígado sufren deficiencia porque son incapaces de absorber la vitamina o de transportarla, y muestran daño de membrana de nervios y músculos. Los prematuros nacen con reservas inadecuadas de la vitamina. Las membranas de los eritrocitos son anormalmente frágiles como resultado de peroxidación de lípidos, lo que conduce a anemia hemolítica.

La vitamina K se descubrió como resultado de investigaciones sobre la causa de un trastorno hemorrágico, la enfermedad hemorrágica (por trébol de olor) del ganado vacuno y de pollos alimentados con una dieta sin grasa. El factor faltante en la dieta de los pollos fue la vitamina K, mientras que el alimento del ganado vacuno contenía dicumarol, un antagonista de la vitamina. Los antagonistas de la vitamina K se usan para reducir la coagulación de la sangre en quienes tienen riesgo de trombosis; el de uso más amplio es la warfarina.

Tres compuestos tienen la actividad biológica de la vitamina K (figura 44-7): filoquinona, la fuente normal en la dieta, que se encuentra en verduras de color verde; menaquinonas, sintetizadas por las bacterias intestinales, con longitudes de cadena larga que difieren, y menadiona y diacetato de menadiol, compuestos sintéticos que pueden metabolizarse hacia filoquinona. Las menaquinonas se absorben hasta cierto grado, pero no está claro hasta qué punto tienen actividad biológica dado que es posible inducir signos de deficiencia de vitamina K simplemente al suministrar una dieta con deficiencia de filoquinona, sin inhibir la acción bacteriana intestinal.

La vitamina K es la coenzima para la carboxilación de glutamato en la modificación postsintética de proteínas de unión a calcio

La vitamina K es el cofactor para la carboxilación de residuos glutamato en la modificación postsintética de proteínas para formar el aminoácido poco común γ-carboxiglutamato (Gla) (figura 44-8). Inicialmente, la vitamina K hidroquinona se oxida hacia el epóxido, que activa un residuo glutamato en el sustrato proteínico hacia un carbanión, que reacciona de modo no enzimático con dióxido de carbono para formar γ-carboxiglutamato. La vitamina K epóxido se reduce hacia la quinona por medio de una reductasa sensible a warfarina, y la quinona se reduce hacia la hidroquinona activa mediante la misma reductasa sensible a warfarina o una quinona reductasa insensible a warfarina. En presencia de warfarina es imposible reducir la vitamina K epóxido, pero se acumula y se excreta. Si se proporciona suficiente vitamina K (como la quinona) en la dieta, puede reducirse hacia la hidroquinona activa por medio de la enzima insensible a warfarina, y la carboxilación puede continuar, con utilización estequiométrica de vitamina K y excreción del epóxido. Una dosis alta de vitamina K es el antídoto para una sobredosis de warfarina.

La protrombina y varias otras proteínas del sistema de coagulación de la sangre (factores VIII, IX y X, y proteínas C y S, capítulo 52) contienen, cada una, de 4 a 6 residuos γ-carboxiglutamato. El γ-carboxiglutamato produce quelación de iones de calcio y, de esta manera, permite la unión de las proteínas de la coagulación de la sangre a membranas. En la deficiencia de vitamina K, o en presencia de warfarina, se libera hacia la circulación un precursor anormal de la protrombina (preprotrombina) que contiene poco γ-carboxiglutamato o no lo contiene, y que es incapaz de quelar calcio.

La vitamina K también es importante en la síntesis de hueso y otras proteínas de unión a calcio

Varias otras proteínas pasan por la misma carboxilación (dependiente de vitamina K) de glutamato hacia γ-carboxiglutamato, incluso osteocalcina y la proteína Gla de la matriz en el hueso, la nefrocalcina en el riñón y el producto del gen específico para el paro del crecimiento Gas6, que está involucrado en la regulación tanto de la diferenciación como del desarrollo del sistema nervioso, y el control de la apoptosis en otros tejidos. Todas estas proteínas que contienen γ-carboxiglutamato se unen al calcio, lo que causa un cambio conformacional de modo que interactúan con fosfolípidos de membrana. La liberación de osteocalcina hacia la circulación proporciona un índice del estado en cuanto a vitamina D.

LA VITAMINA B₁ (TIAMINA) TIENE UNA FUNCIÓN CLAVE EN EL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

La tiamina tiene una función esencial en el metabolismo que genera energía, especialmente en el metabolismo de carbohidratos (figura 44-9). El difosfato de tiamina es la coenzima para tres complejos de múltiples enzimas que catalizan reacciones de descarboxilación oxidativa: piruvato deshidrogenasa en el metabolismo de carbohidratos (capítulo 17); α-cetoglutarato deshidrogenasa en el ciclo del ácido cítrico (capítulo 16), y la cetoácido de cadena ramificada deshidrogenasa que participa en el metabolismo de la leucina, isoleucina y valina (capítulo 29). En cada caso, el difosfato de tiamina proporciona un carbono reactivo en la parte triazol que forma un carbanión, que luego se agrega al grupo carbonilo, por ejemplo piruvato. El compuesto añadido a continuación se descarboxila, con lo que se elimina CO₂. El difosfato de tiamina también es la coenzima para la transcetolasa, en la vía de la pentosa fosfato (capítulo 20).

El trifosfato de tiamina participa en la conducción nerviosa; fosforila y, de esta manera, activa, un canal de cloruro en la membrana del nervio.

La deficiencia de tiamina afecta el sistema nervioso y el corazón

La deficiencia de tiamina puede dar por resultado tres síndromes: una neuritis periférica crónica, el beriberi, que puede o no mostrar vínculo con insuficiencia cardíaca y edema; beriberi pernicioso agudo (fulminante) (beriberi cardiovascular agudo [shoshin-beriberi]), en el cual predominan la insuficiencia cardíaca y anormalidades metabólicas, sin neuritis periférica, y encefalopatía de Wernicke con psicosis de Korsakoff, que se relacionan en particular con el abuso del consumo de alcohol y narcóticos. La función del difosfato de tiamina en la piruvato deshidrogenasa significa que cuando hay deficiencia se observa conversión alterada de piruvato en acetil CoA. En sujetos que consumen una dieta con contenido relativamente alto de carbohidratos, esto origina incremento de las concentraciones plasmáticas de lactato y piruvato, lo cual puede causar acidosis láctica que pone en peligro la vida.

El estado nutricional en cuanto a tiamina puede evaluarse mediante la activación de la transcetolasa de eritrocitos

La activación de la apo-transcetolasa (la proteína enzima) en lisado de eritrocito por medio de difosfato de tiamina añadido in vitro se ha convertido en el índice aceptado del estado nutricional en cuanto a tiamina.

La riboflavina proporciona las porciones reactivas de las coenzimas flavín mononucleótido (FMN) y flavín adenina dinucleótido (FAD) (figura 44-10). El FMN se forma mediante fosforilación de riboflavina dependiente de ATP, mientras que el FAD se sintetiza por medio de reacción adicional con ATP en la cual su porción AMP se transfiere a FMN. Las principales fuentes de riboflavina en la dieta son la leche y los productos lácteos. Además, debido a su intenso color amarillo, la riboflavina se utiliza ampliamente como un aditivo de alimentos.

Las coenzimas de flavina son acarreadores de electrones en reacciones de oxidorreducción

Incluyen la cadena respiratoria mitocondrial, enzimas clave en la oxidación de ácidos grasos y aminoácidos, y el ciclo del ácido cítrico. La reoxidación de la flavina reducida en oxigenasas y oxidasas de función mixta procede mediante la formación del radical flavina, y flavín hidroperóxido, con la generación intermedia de radicales superóxido y perhidroxilo, y peróxido de hidrógeno. Debido a esto, las flavín oxidasas hacen una contribución importante al estrés oxidante total en el cuerpo (capítulo 45).

La deficiencia de riboflavina está difundida pero no es mortal

Aun cuando la riboflavina tiene una participación fundamental en el metabolismo de lípidos y carbohidratos, y su deficiencia ocurre en muchos países, no es mortal, porque hay conservación muy eficiente de la riboflavina hística. La riboflavina liberada por el metabolismo de enzimas se incorpora con rapidez hacia enzimas recién sintetizadas. La deficiencia se caracteriza por queilosis, descamación e inflamación de la lengua, y una dermatitis seborreica. El estado nutricional en cuanto a riboflavina se evalúa al medir la activación de la glutatión reductasa de los eritrocitos por FAD añadido in vitro.

La niacina se descubrió como un nutriente durante estudios de pelagra. No es estrictamente una vitamina porque puede sintetizarse en el organismo a partir del aminoácido esencial triptófano. Dos compuestos, el ácido nicotínico y la nicotinamida, tienen la actividad biológica de niacina; su función metabólica es como el anillo nicotinamida de las coenzimas NAD y NADP en reacciones de oxidación/reducción (figura 44-11). Unos 60 mg de triptófano equivalen a 1 mg de niacina en la dieta. El contenido de niacina de los alimentos se expresa como:

Debido a que la mayor parte de la niacina en cereales no está disponible biológicamente, dicho contenido no se toma en cuenta.

El NAD es la fuente de ADP-ribosa

Además de su función como coenzima, el NAD es la fuente de ADP-ribosa para la ADP-ribosilación de proteínas y poliADP-ribosilación de nucleoproteínas involucradas en el mecanismo de reparación de DNA. El ADP-ribosa cíclico y el ácido nicotínico adenina dinucleótido, que se forma a partir de NAD, actúan para aumentar el calcio intracelular en respuesta a neurotransmisores y hormonas.

La pelagra se produce por deficiencia de triptófano y niacina

La pelagra se caracteriza por una dermatitis fotosensible. Conforme progresa la enfermedad, hay demencia y posiblemente diarrea. La pelagra no tratada es mortal. Si bien la causa nutricional de la pelagra se encuentra bien establecida, y el triptófano o la niacina evita la enfermedad o la cura, pueden tener importancia otros factores, entre ellos la deficiencia de riboflavina o vitamina B₆, ambas necesarias para la síntesis de nicotinamida a partir del triptófano. En casi todos los brotes de pelagra, el número de mujeres afectadas es dos veces mayor que el de varones, probablemente como resultado de inhibición del metabolismo del triptófano por metabolitos de estrógeno.

La pelagra puede ocurrir como enfermedad a pesar de una ingesta adecuada de triptófano y niacina

Varias enfermedades genéticas que producen defectos del metabolismo del triptófano muestran vínculo con la aparición de pelagra, pese a una ingestión al parecer normal tanto de triptófano como de niacina. La enfermedad de Hartnup es un padecimiento genético raro en el cual hay un defecto del mecanismo de transporte de membrana para el triptófano, lo que ocasiona pérdidas grandes por malabsorción intestinal y fracaso del mecanismo de resorción renal. En el síndrome carcinoide hay metástasis de un tumor hepático primario de células enterocromafines, que sintetizan 5-hidroxitriptamina. La producción excesiva de 5-hidroxitriptamina puede explicar hasta 60% del metabolismo de triptófano en el cuerpo, y causa pelagra debido a desviación en dirección contraria a la síntesis de NAD.

La niacina en exceso es tóxica

El ácido nicotínico se ha usado para tratar hiperlipidemia, cuando se requiere del orden de 1 a 6 g/día, lo que da por resultado dilatación de vasos sanguíneos y rubor, junto con irritación de la piel. La ingestión tanto de ácido nicotínico como de nicotinamida de más de 500 mg/día también origina daño hepático.

Seis compuestos tienen actividad de vitamina B₆ (figura 44-12): piridoxina, piridoxal, piridoxamina y sus 5′-fosfatos. La coenzima activa es el piridoxal 5′-fosfato. Alrededor de 80% de la vitamina B₆ total del organismo es fosfato de piridoxal en el músculo, en su mayor parte relacionado con glucógeno fosforilasa. Esto no se encuentra disponible cuando hay deficiencia, pero se libera en presencia de inanición, cuando las reservas de glucógeno quedan agotadas, y entonces está disponible, especialmente en el hígado y los riñones, para satisfacer el requerimiento incrementado de gluconeogénesis a partir de aminoácidos.

La vitamina B₆ tiene varias funciones en el metabolismo

El fosfato de piridoxal es una coenzima para muchas enzimas involucradas en el metabolismo de aminoácidos, en particular transaminación y descarboxilación. Asimismo, es el cofactor de la glucógeno fosforilasa, en la cual el grupo fosfato tiene importancia desde el punto de vista catalítico. Más aún, la vitamina B₆ es importante en la acción de hormonas esteroides. El fosfato de piridoxal elimina el complejo de hormona-receptor desde unión a DNA, lo que termina la acción de las hormonas. En la deficiencia de vitamina B₆ hay aumento de la sensibilidad a las acciones de cifras bajas de estrógenos, andrógenos, cortisol y vitamina D.

La deficiencia de vitamina B₆ es rara

Aunque la enfermedad clínica por deficiencia es rara, hay evidencia de que una proporción importante de la población tiene un estado marginal de la vitamina B₆. La deficiencia moderada causa anormalidades del metabolismo del triptófano y la metionina. La sensibilidad incrementada a la acción de hormona esteroide puede ser importante en la aparición de cáncer dependiente de hormona de la mama, el útero y la próstata, y el estado en cuanto a vitamina B₆ puede afectar el pronóstico.

El estado en cuanto a vitamina B₆ se evalúa por medio de evaluación de las transaminasas de eritrocito

El método que se usa más ampliamente para evaluar el estado en cuanto a vitamina B₆ es mediante la activación de transaminasas de eritrocito por medio de fosfato de piridoxal añadido in vitro, lo que se expresa como el coeficiente de activación. También se emplea la medición de las concentraciones en plasma de esta vitamina.

La vitamina B₆ en exceso suscita neuropatía sensitiva

Se ha informado neuropatía sensitiva en individuos que han tomado 2 a 7 g de piridoxina al día por diversas razones (hay alguna evidencia leve de que es eficaz para tratar síndrome premenstrual). Hubo cierto daño residual después de eliminación de estas dosis altas; otros informes sugieren que las ingestiones de más de 100 a 200 mg/día muestran vínculo con daño neurológico.

El término “vitamina B₁₂” se usa como un término descriptivo genérico para las cobalaminas, los corrinoides (compuestos que contienen cobalto y que poseen el anillo corrina) que tienen la actividad biológica de la vitamina (figura 44-13). Algunos corrinoides que son factores de crecimiento para microorganismos no sólo carecen de actividad de vitamina B₁₂, sino que también pueden ser antimetabolitos de la vitamina. Aun cuando se sintetiza de modo exclusivo por microorganismos, para propósitos prácticos la vitamina B₁₂ sólo se encuentra en alimentos de origen animal; no hay fuentes vegetales de esta vitamina. Esto significa que los vegetarianos estrictos (veganos) tienen riesgo de presentar deficiencia de vitamina B₁₂. Las pequeñas cantidades de vitamina formadas por las bacterias sobre la superficie de frutas pueden ser adecuadas para satisfacer los requerimientos, pero se dispone de preparaciones de vitamina B₁₂ fabricadas mediante fermentación bacteriana.

La absorción de vitamina B₁₂ necesita dos proteínas de unión

La vitamina B₁₂ se absorbe unida a factor intrínseco, una pequeña glucoproteína secretada por las células parietales de la mucosa gástrica. El ácido gástrico y la pepsina liberan la vitamina desde unión a proteína en los alimentos, y hacen que esté disponible para unirse a la cobalofilina, una proteína de unión secretada en la saliva. En el duodeno, la cobalofilina se hidroliza, lo que libera la vitamina para unión a factor intrínseco. Por ende, la insuficiencia pancreática puede ser un factor en la aparición de deficiencia de vitamina B₁₂, lo que produce la excreción de vitamina B₁₂ unida a cobalofilina. El factor intrínseco sólo se une a los vitámeros de vitamina B₁₂ activos, y no a otros corrinoides. La vitamina B₁₂ se absorbe a partir del tercio distal del íleon por medio de receptores que se unen al complejo de vitamina B₁₂-factor intrínseco, pero no al factor intrínseco libre ni a la vitamina libre. Hay considerable circulación enterohepática de vitamina B₁₂, con excreción en la bilis, y después resorción luego de unión a factor intrínseco en el íleon.

Hay dos enzimas dependientes de vitamina B₁₂

La metilmalonil CoA mutasa, leucina aminomutasa y metionina sintasa (figura 44-14) son enzimas dependientes de la vitamina B₁₂. La metilmalonil CoA se forma como un intermediario en el catabolismo de la valina y mediante la carboxilación de propionil CoA que surge en el catabolismo de la isoleucina, el colesterol y, rara vez, ácidos grasos con un número impar de átomos de carbono o de manera directa a partir del propionato, un producto importante de la fermentación microbiana en el rumen. Pasa por un reordenamiento (dependiente de vitamina B₁₂) hacia succinil CoA, catalizado por la metilmalonil CoA mutasa (figura 19-2). La actividad de esta enzima se encuentra muy reducida en la deficiencia de vitamina B₁₂, lo que da pie a una acumulación de metilmalonil CoA y excreción urinaria de ácido metilmalónico, que proporciona un medio de evaluar el estado nutricional en cuanto a vitamina B₁₂.

La deficiencia de vitamina B₁₂ ocasiona anemia perniciosa

La anemia perniciosa surge cuando la deficiencia de vitamina B₁₂ altera el metabolismo del ácido fólico, lo que lleva a deficiencia de folato funcional que altera la eritropoyesis, y hace que se liberen precursores inmaduros de eritrocitos hacia la circulación (anemia megaloblástica). La causa más frecuente de la anemia perniciosa es el fracaso de la absorción de vitamina B₁₂ más que deficiencia en la dieta. Esto puede ser el resultado del fracaso de la secreción de factor intrínseco causada por enfermedad autoinmunitaria que afecta las células parietales, o por producción de anticuerpos antifactor intrínseco. En la anemia perniciosa hay degeneración irreversible de la médula espinal como resultado de fracaso de la metilación de un residuo arginina sobre la proteína básica de mielina. Esto es el resultado de deficiencia de metionina en el sistema nervioso central, más que de deficiencia de folato secundaria.

La forma activa del ácido fólico (pteroil glutamato) es el tetrahidrofolato (figura 44-15). Los folatos en los alimentos pueden tener hasta siete residuos glutamato adicionales enlazados por medio de enlaces γ-peptídicos. Además, todos los folatos con sustitución de un carbono en la figura 44-15 también pueden estar presentes en los alimentos. El grado al cual las diferentes formas de folato pueden absorberse es variable, y las ingestiones de folato se calculan como equivalentes de folato en la dieta (la suma de microgramos de folatos en los alimentos + 1.7 × µg de ácido fólico [usado en el enriquecimiento de alimento]).

El tetrahidrofolato es un acarreador de unidades de un carbono

El tetrahidrofolato puede acarrear fragmentos de un carbono fijos a N-5 (grupos formilo, formimino o metilo), N-10 (formilo) o formación de puente N-5-N-10 (grupo metileno o metenil). El 5-formil-tetrahidrofolato es más estable que el folato, y, por consiguiente, es objeto de uso farmacéutico (conocido como ácido folínico), y el compuesto sintético (racémico) (leucovorín). El principal punto de entrada para fragmentos de un carbono hacia folatos sustituidos es el metileno-tetrahidrofolato (figura 44-16), que se forma por medio de la reacción de glicina, serina y colina con tetrahidrofolato. La serina es la fuente de mayor importancia de folatos sustituidos para reacciones gliosintéticas, y la actividad de la serina hidroximetiltransferasa está regulada por el estado de sustitución de folato y la disponibilidad de este último. La reacción es reversible, y en el hígado puede formar serina a partir de glicina como un sustrato para la gluconeogénesis. Los metileno-, metenil- y 10-formil-tetrahidrofolatos son interconvertibles. Cuando no se requieren folatos de un carbono, la oxidación de formil-tetrahidrofolato para dar dióxido de carbono proporciona un medio para mantener un fondo común de folato libre.

Los inhibidores del metabolismo de folato proporcionan fármacos para quimioterapia de cáncer, antibacterianos y antipalúdicos

La metilación de desoxiuridina monofosfato (dUMP) hacia timidina monofosfato (TMP), catalizada por timidilato sintasa, es esencial para la síntesis de DNA. El fragmento de un carbono del metileno-tetrahidrofolato se reduce hacia un grupo metilo, con liberación de dihidrofolato, que a continuación es reducido de regreso a tetrahidrofolato por la dihidrofolato reductasa. La timidilato sintasa y la dihidrofolato reductasa son en especial activas en tejidos que tienen un índice alto de división celular. El metotrexato, un análogo del 10-metil-tetrahidrofolato, inhibe la dihidrofolato reductasa, y se ha explotado como un medicamento anticáncer. Las dihidrofolato reductasas de algunas bacterias y parásitos difieren de la enzima del ser humano; los inhibidores de estas enzimas pueden emplearse como antibacterianos (p. ej., trimetoprim) y antipalúdicos (p. ej., pirimetamina).

La deficiencia de vitamina B₁₂ da por resultado deficiencia de folato funcional: la “trampa de folato”

Cuando actúa como un donador de metilo, la S-adenosil metionina forma homocisteína, que puede ser remetilada por el metil-tetrahidrofolato, lo cual es catalizado por la metionina sintasa, una enzima dependiente de vitamina B₁₂ (figura 44-14). Puesto que la reducción de metileno-tetrahidrofolato hacia metil-tetrahidrofolato es irreversible y la principal fuente de tetrahidrofolato para los tejidos es el metil-tetrahidrofolato, la función de la metionina sintasa es vital, y proporciona un enlace entre las funciones del folato y la vitamina B₁₂. El deterioro de la metionina sintasa en la deficiencia de vitamina B₁₂ origina la acumulación de metiltetrahidrofolato: la “trampa de folato”; por tanto, hay deficiencia funcional de folato, consecutiva a deficiencia de vitamina B₁₂.

La deficiencia de folato causa anemia megaloblástica

La deficiencia de ácido fólico en sí, o la deficiencia de vitamina B₁₂, que conduce a deficiencia de ácido fólico funcional, afecta a las células que se están dividiendo con rapidez porque tienen un requerimiento grande de timidina para la síntesis de DNA. En clínica, esto afecta a la médula ósea, lo que da pie a anemia megaloblástica.

Los complementos de ácido fólico disminuyen el riesgo de defectos del tubo neural y de hiperomocisteinemia, y pueden aminorar la incidencia de enfermedad cardiovascular y algunos cánceres

Los complementos de 400 μg/día de folato iniciados antes de la concepción suscitan reducción importante de la incidencia de espina bífida y otros defectos del tubo neural. Debido a esto, en muchos países es obligatorio el enriquecimiento de la harina con ácido fólico. La homocisteína alta en sangre es un factor de riesgo importante para aterosclerosis, trombosis e hipertensión. El estado depende de alteración de la capacidad para formar metiltetrahidrofolato por medio de la metileno-tetrahidrofolato reductasa, lo que produce deficiencia de folato funcional, y ocasiona fracaso para volver a metilar la homocisteína hacia metionina. Las personas que tienen una variante anormal de la metileno-tetrahidrofolato reductasa, que ocurre en 5 a 10% de la población, no presentan hiperhomocisteinemia si tienen una ingestión relativamente alta de folato. Varios estudios controlados con placebo de complementos de folato (comúnmente junto con vitaminas B₆ y B₁₂) han mostrado la disminución esperada de homocisteína plasmática, pero además de incidencia reducida de apoplejía no se ha observado efecto sobre enfermedad cardiovascular.

Asimismo, hay evidencia de que el estado bajo en cuanto a folato da lugar a metilación alterada de islas de CpG en el DNA, que es un factor en la aparición de cáncer colorrectal y de otros cánceres. Varios estudios sugieren que los complementos de folato o el enriquecimiento de alimentos con folato pueden disminuir el riesgo de aparición de algunos cánceres. Sin embargo, hay alguna evidencia de que los complementos de folato aumentan la tasa de transformación de pólipos colorrectales paraneoplásicos hacia cánceres, de modo que en personas que presentan ese tipo de pólipos hay aumento del riesgo de aparición de cáncer colorrectal si tienen una ingestión alta de folato.

El enriquecimiento de alimentos con ácido fólico puede poner a algunas personas en riesgo

Los complementos de ácido fólico rectificarán la anemia megaloblástica propia de la deficiencia de vitamina B₁₂, pero no el daño irreversible de nervios que se observa en dicha deficiencia. De este modo, una ingestión alta de ácido fólico puede enmascarar deficiencia de vitamina B₁₂. Éste es en especial un problema para los ancianos, porque la gastritis atrófica que aparece con la edad lleva a fracaso de la secreción de ácido gástrico y, por ende, fracaso para liberar vitamina B₁₂ desde proteínas de la dieta. Debido a esto, si bien muchos países han adoptado enriquecimiento obligatorio de la harina con ácido fólico para prevenir defectos del tubo neural, otros no lo han hecho. También hay antagonismo entre el ácido fólico y algunos anticonvulsivos usados en el tratamiento de la epilepsia y, como se mencionó, hay algo de evidencia de que los complementos de folato pueden aumentar el riesgo de aparición de cáncer colorrectal entre personas con pólipos colorrectales preneoplásicos.

En la figura 44-7 se muestran las estructuras de la biotina, biocitina y carboxibiotina (el intermediario metabólico activo). La biotina se encuentra ampliamente distribuida en muchos alimentos como biocitina (ε-amino-biotinilisina), que se libera en el momento de proteólisis. Es sintetizada por la flora intestinal en cantidades que exceden los requerimientos. La deficiencia se desconoce, excepto entre personas mantenidas durante muchos meses en nutrición parenteral total, y en un número muy pequeño de personas que comen cantidades anormalmente grandes de clara de huevo cruda, que contiene avidina, una proteína que se une a la biotina y hace que no esté disponible para absorción.

La biotina es una coenzima de las enzimas carboxilasa

La biotina funciona para transferir dióxido de carbono en un pequeño número de reacciones: acetil-CoA carboxilasa (figura 23-1), piruvato carboxilasa (figura 19-1), propionil-CoA carboxilasa (figura 19-2) y metilcrotonil-CoA carboxilasa. Una holocarboxilasa sintetasa cataliza la transferencia de biotina hacia un residuo lisina de la apoenzima para formar el residuo biocitina de la holoenzima. El intermediario reactivo es la 1-N-carboxi-biocitina, que se forma a partir de bicarbonato en una reacción dependiente de ATP. El grupo carboxilo a continuación se transfiere hacia el sustrato para carboxilación.

Asimismo, la biotina participa en la regulación del ciclo celular; actúa para biotinilar proteínas nucleares clave.

El ácido pantoténico tiene una participación fundamental en el metabolismo del grupo acilo cuando actúa como la parte funcional panteteína de la coenzima A o de la ACP (figura 44-18). La porción panteteína se forma luego de combinación de pantotenato con cisteína, que proporciona el grupo prostético-SH de la CoA y la ACP. La CoA participa en reacciones del ciclo del ácido cítrico (capítulo 16), la oxidación de ácido graso (capítulo 22), acetilaciones y síntesis de colesterol (capítulo 26). La ACP participa en la síntesis de ácido graso (capítulo 23). La vitamina se encuentra ampliamente distribuida en todos los productos alimenticios, y la deficiencia no se ha informado de modo inequívoco en seres humanos salvo en estudios de agotamiento específico.

La vitamina C (figura 44-19) es una vitamina para humanos y otros primates, los conejillos de Indias (cobayos), los murciélagos, las aves paseriformes y casi todos los peces invertebrados; otros animales la sintetizan como un intermediario en la vía del ácido urónico del metabolismo de la glucosa (figura 20-4). En las especies para las cuales es una vitamina, hay un bloqueo de la vía como resultado de la falta de la gulonolactona oxidasa. Tanto el ácido ascórbico como el ácido dehidroascórbico tienen actividad de vitamina.

La vitamina C es la coenzima para dos grupos de hidroxilasas

El ácido ascórbico tiene funciones específicas en las hidroxilasas que contienen cobre y las hidroxilasas que contienen hierro enlazadas a α-cetoglutarato. También aumenta la actividad de varias otras enzimas in vitro, si bien ésta no es una acción reductora inespecífica. Más aún, tiene varios efectos no enzimáticos como resultado de su acción como un agente reductor de radicales de oxígeno y que los desactiva (capítulo 45).

La dopamina β-hidroxilasa es una enzima que contiene cobre, que participa en la síntesis de las catecolaminas (noradrenalina y adrenalina), a partir de tirosina en la médula suprarrenal y el sistema nervioso central. Durante la hidroxilación el Cu⁺ se oxida hacia Cu²⁺; la reducción de regreso hacia Cu⁺ necesita de manera específica ascorbato, que se oxida hacia monodehidroascorbato.

Varias hormonas peptídicas tienen una amida carboxilo terminal que se deriva de un residuo glicina terminal. Esta glicina se hidroxila en el carbono α mediante una enzima que contiene cobre, la peptidilglicina hidroxilasa que, de nuevo, requiere ascorbato para reducción de Cu²⁺.

Varias hidroxilasas que contienen hierro, y que necesitan ascorbato, comparten un mecanismo de reacción común, en el cual la hidroxilación del sustrato está enlazada a la descarboxilación oxidativa de α-cetoglutarato. Muchas de estas enzimas participan en la modificación de proteínas precursoras. Las prolina y lisina hidroxilasas se requieren para la modificación postsintética del procolágeno hacia colágeno, y la prolina hidroxilasa también se necesita en la formación de osteocalcina y el componente C1q del complemento. La aspartato β-hidroxilasa se requiere para la modificación postsintética del precursor de la proteína C, la proteasa dependiente de vitamina K que hidroliza el factor V activado en la cascada de coagulación de la sangre (capítulo 52). La trimetil lisina y las γ-butirobetaína hidroxilasas se necesitan para la síntesis de carnitina.

La deficiencia de vitamina C da por resultado escorbuto

Los signos de deficiencia de vitamina C son cambios de la piel, fragilidad de los capilares sanguíneos, alteraciones de las encías, pérdida de dientes y fractura de huesos, muchas de las cuales pueden atribuirse a síntesis deficiente de colágeno.

La ingestión más alta de vitamina C puede generar beneficios

A ingestiones por arriba de aproximadamente 100 mg/día, la capacidad del cuerpo para metabolizar vitamina C se satura, y cualquier ingestión adicional se excreta en la orina. Con todo, además de sus otras funciones, la vitamina C incrementa la absorción de hierro inorgánico, y esto depende de la presencia de la vitamina en el intestino. En consecuencia, las ingestiones aumentadas pueden ser beneficiosas. Hay muy poca evidencia de que las dosis altas de vitamina C prevengan el resfriado común, aunque pueden reducir la duración y la intensidad de los síntomas.

Muchos de los minerales esenciales (cuadro 44-6) están ampliamente distribuidos en los alimentos, y la mayoría de las personas que come una dieta mixta tiene probabilidades de recibir ingestiones adecuadas. Las cantidades requeridas varían desde gramos por día para el sodio y el calcio, pasando por mg por día (p. ej., hierro y cinc), hasta microgramos por día para los oligoelementos. En general, las deficiencias de mineral suceden cuando los alimentos provienen de una región donde puede haber escasez de algunos minerales en el suelo (p. ej., yodo y selenio, de los cuales hay pocas cantidades en muchas áreas del mundo); cuando los alimentos provienen de diversas regiones, es menos probable que ocurra deficiencia de mineral. La deficiencia de hierro es un problema importante en todo el mundo, porque las pérdidas de hierro desde el organismo son relativamente altas (p. ej., por pérdida intensa de sangre menstrual, o por parásitos intestinales), es difícil alcanzar una ingestión adecuada para reemplazar pérdidas. Sin embargo, 10% de la población (y más en algunas áreas) tiene riesgo de sobrecarga de hierro por mecanismos genéticos, lo cual lleva a la formación de radicales libres como resultado de reacciones no enzimáticas de iones de hierro en solución libres cuando se ha excedido la capacidad de las proteínas de unión a hierro. Los alimentos cultivados en tierra que contiene cifras altas de selenio causan toxicidad, y las ingestiones excesivas de sodio causan hipertensión en personas susceptibles.

• Las vitaminas son nutrientes orgánicos con funciones metabólicas esenciales, que regularmente se necesitan en pequeñas cantidades en la dieta porque el cuerpo no puede sintetizarlas. Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) son moléculas hidrofóbicas cuya absorción y la evitación de deficiencia requiere absorción normal de grasa.

• La vitamina A (retinol), presente en la carne, y la provitamina (β-caroteno), que se encuentra en vegetales, forman retinaldehído, que se utiliza en la visión, y ácido retinoico, que actúa en el control de la expresión de gen.

• La vitamina D es una prohormona esteroide que da la hormona activa calcitriol, que regula el metabolismo del calcio y el fosfato; la deficiencia lleva a raquitismo y osteomalacia.

• La vitamina E (tocoferol) es el antioxidante liposoluble de mayor importancia en el organismo; actúa en la fase líquida y de membranas protegiendo contra los efectos de radicales libres.

• La vitamina K funciona como cofactor de una carboxilasa que actúa sobre residuos glutamato de proteínas precursoras de factores de la coagulación y otras proteínas óseas para permitirles quelar calcio.

• Las vitaminas hidrosolubles del complejo B actúan como cofactores de enzimas. La tiamina es un cofactor en la descarboxilación oxidativa de α-cetoácidos y de transcetolasa en la vía de la pentosa fosfato. La riboflavina y niacina son cofactores importantes en reacciones de oxidorreducción, presentes en enzimas flavoproteína y en el NAD y NADP, respectivamente.

• El ácido pantoténico está presente en la coenzima A y en la proteína acarreadora de acilo, que actúan como acarreadores para grupos acilo en reacciones metabólicas.

• La vitamina B₆ como fosfato de piridoxal es la coenzima para varias enzimas del metabolismo de aminoácidos, entre ellas las transaminasas, y de la glucógeno fosforilasa. La biotina es la coenzima para varias enzimas carboxilasa.

• La vitamina B₁₂ y el folato proporcionan residuos de un carbono para la síntesis de DNA y otras reacciones; la deficiencia suscita anemia megaloblástica.

• La vitamina C es un antioxidante hidrosoluble que mantiene en el estado reducido a la vitamina E y muchos cofactores metal.

• Los elementos minerales inorgánicos que tienen una función en el cuerpo deben encontrarse en la dieta. Cuando la ingestión es insuficiente, puede aparecer deficiencia, y las ingestiones excesivas pueden ser tóxicas.