Prévia do material em texto
Tutoria Objetivo 1:Descrever os sais minerais Cálcio • Estrutura O cálcio é um elemento químico de símbolo Ca, localizado no grupo 2 da tabela periódica, sendo classificado como um metal alcalinoterroso. É um metal leve, sólido, de brilho prateado, com densidade de 1,55 g/cm3, número atômico 20, massa atômica 40,078 Da e de ocorrência considerável na natureza. Seu ponto de fusão varia entre 842 e 848°C e o de ebulição é de l .484°C. O cálcio é um cátion bivalente que apresenta a capacidade de se ligar e de precipitar ânions orgânicos e inorgânicos, habilidade essa que pode ser considerada útil ou inibitória. Em água, o cátion bivalente formado é aparentemente simples - Ca2+ -, entretanto, apresenta grau de hidratação que varia de seis a oito moléculas de água, o qual se modifica muito rapidamente, de forma que o cálcio é o agente de ligação mais rápido em relação a qualquer outro íon bivalente disponível no ambiente. • Classificação No que se refere a sua distribuição, o cálcio é um dos elementos mais comuns na Terra e, no organismo humano, é o quinto elemento em abundância. Dentre os metais, é o mais abundante, respondendo por 1,5% da massa corporal. É o principal constituinte do esqueleto, estabilizando ossos e dentes. O esqueleto de um homem contém entre 1,0 e 1,3 kg de cálcio. Em fetos, o cálcio constitui entre 0,1e 0,2% do peso livre de gordura; esse valor aumenta para 2% em um indivíduo adulto. Tal fato representa a necessidade de um balanço positivo médio diário de 180 mg de cálcio durante 20 anos de crescimento. OBS: A homeostase do cálcio nos fluidos extracelulares é mantida por meio de uma regulação endócrina altamente complexa e integrada, que envolve a interação entre um receptor de detecção das concentrações de cálcio (CaR) e dois hormônios polipeptídicos antagonistas - o hormônio da paratireoide (PTH) e a calcitonina, além da forma ativa da vitamina D. A ação do PTH consiste em inibir a redução do cálcio no fluido extracelular para níveis críticos, enquanto a calcitonina previne aumentos anormais nas concentrações séricas de cálcio. • Função O cálcio tem papel essencial em muitos processos biológicos, apresentando função mais estática - como estabilizador de estruturas - ou função mais dinâmica - como segundo mensageiro nas vias de transdução do sinal celular. Essa versatilidade é possível em razão de algumas propriedades do íon cálcio, como é o caso de seu alto grau de desidratação, sua importante flexibilidade em coordenar ligandos e a geometria basicamente irregular de sua esfera de coordenação. Tal versatilidade é essencial no controle de diversos processos, como a fertilização, a proliferação celular, o desenvolvimento, a aprendizagem e a memória, a contração muscular e a secreção glandular. Assim, as funções do cálcio no organismo podem ser divididas em estruturais e regulatórias. As funções estruturais envolvem precipitados de cálcio nas matrizes extracelulares, na formação de ossos e dentes, bem como envolvem o cálcio na forma não precipitada, na manutenção de estruturas intracelulares, tais como organelas e cromatina. Em ossos e dentes, o cálcio aparece primariamente na forma de hidroxiapatita insolúvel e compreende 39,9% do peso mineral ósseo. Além de sua função estrutural, o esqueleto constitui-se em um importante reservatório de cálcio com objetivo de manter as concentrações plasmáticas do íon. Nota Abertura Fechamento Módulo 4 (metabolismo e nutrição) – P2 Maria Eduarda Almeida As funções regulatórias podem ser divididas em outros dois grupos: passivas e ativas. A remoção do cálcio impede a coagulação sanguínea ou a ativação do sistema complemento, sendo considerado um regulador químico. Assim, nesse caso, suas funções são consideradas passivas, uma vez que alterações plasmáticas sutis não promovem nem alteram significativamente tais eventos. Ao contrário, dentro das células, o cálcio exerce funções classificadas como ativas, permitindo que essas células alterem seu comportamento em resposta a estímulos fisiológicos, tais como de hormônios ou de neurotransmissores. De fato, a ligação do cálcio a um grande número de proteínas celulares resulta na ativação de suas funções exclusivas. Essas proteínas englobam desde aquelas envolvidas com o movimento e a contração muscular até as relacionadas à transmissão nervosa, à secreção glandular e à divisão celular. Na maior parte dos casos, o cálcio atua tanto como transmissor de sinais do meio extracelular para o meio intracelular quanto como ativador ou estabilizador de proteínas funcionais envolvidas em tais funções. O cálcio apresenta função importante no potencial de ação cardíaco, promovendo a contração do músculo cardíaco, e também causando a liberação de transmissores em terminais nervosos. → Troponina C → Calmodulina O cálcio está envolvido na promoção da contração e também no fornecimento de energia para tal processo. Quando a célula completa sua função, diversas bombas agem reduzindo rapidamente as concentrações citosólicas de cálcio e a célula retorna a seu estado de repouso. Dessa maneira, uma função essencial do cálcio é sua habilidade para disparar eventos intracelulares, os quais estão relacionados a diversas funções orgânicas vitais, como digestão, reprodução, movimentação. Eventos responsáveis por alterações intracelulares são iniciados por um estímulo primário, o qual pode ser físico (um potencial de ação) ou químico (um hormônio ou um neurotransmissor). Os limiares para ativação celular podem ser controlados pelas oscilações nas concentrações de cálcio intracelular livre. Essas oscilações referem- se a sinais celulares muito flexíveis que transmitem informações capazes de regular vários processos celulares. O íon cálcio não é apenas necessário à atividade de enzimas envolvidas na coagulação sanguínea e no sistema complemento, mas também é indispensável para a atividade máxima de diversas enzimas digestivas extracelulares, como proteases, fosfolipases e nucleases. • Fonte O homem primitivo obtinha cálcio a partir de raízes, tubérculos, nozes e feijões em quantidades que se acreditava exceder os 1.500 mg/dia ou talvez até o dobro desse valor quando se fazia necessário ingerir uma quantidade calórica suficiente para atender às demandas de um caçador de tamanho corporal contemporâneo. Depois da domesticação dos grãos, a ingestão de cálcio foi sendo reduzida substancialmente pelo fato de que os alimentos- base passaram a ser os frutos, partes das plantas que acumulam as menores porções de cálcio. Assim, a alimentação humana moderna geralmente não fornece quantidades suficientes de cálcio para que uma densidade óssea ótima seja mantida. Atualmente, o grupo alimentar que fornece a maior quantidade de cálcio em um padrão alimentar ocidental é o grupo dos laticínios, como leite, iogurte e queijos. Suplementos. • Necessidades nutricionais A ingestão recomendada de cálcio dificilmente é alcançada (IBGE). A saúde óssea foi selecionada como o indicador de bases para elaborar as dietary refence intakes (DRI) para o cálcio e a vitamina D. ATENÇÃO Seres humanos absorvem aproximadamente 30% do cálcio proveniente dos alimentos, entretanto, essa porcentagem varia de acordo com o tipo de alimento consumido. A biodisponibilidade geralmente se eleva quando o cálcio está bem solubilizado, e se reduz na presença de agentes quelantes ou que formam sais insolúveis de cálcio. Os sais de cálcio mais comumente utilizados como suplementos ou como fortificantes de alimentos apresentam capacidade de absorção semelhante quando testados na forma química pura, entretanto, essa capacidade pode não ser atingida com preparações farmacêuticas.A via oxidativa de degradação do ácido ascórbico é a mais importante para a perda de vitamina C em alimentos. Na presença de quantidades de oxigênio e metais-traço de transição, em especial, cobre e ferro, um complexo metal-oxigênio-ascorbato é formado. Dessa forma, alimentos vegetais consumidos in natura apresentam maior disponibilidade de vitamina C. • Necessidades nutricionais A quantidade de vitamina C necessária para prevenir o escorbuto em humanos é em torno de 10 mg/dia.17 As necessidades de vitamina C aumentam em algumas situações, como gestação, lactação, doenças inflamatórias crônicas e agudas, após cirurgias e em pacientes com queimaduras graves. Vitamina B1 (tiamina) • Estrutura A estrutura química da tiamina apresenta um anel pirimídico com um grupamento amino ligado a um anel tiazol por uma ponte metileno, e sua fórmula é 3- ( 4 - amino - 2 - metilpirimidina - 5 – ilmetil ) - 5 ( 2 – hidroximetil ) – 4 - metiltiazol, com peso molecular de 337,3 kD. A tiamina pode ser encontrada sob três formas: tiamina trifosfato (TTP), que é a forma mais comum encontrada na natureza; tiamina difosfato ou tiamina pirofosfato (TDP), que é predominante em tecidos vivos, geralmente sob forma de coenzima; e tiamina monofosfato (TMP), que é encontrada em pequenas concentrações em tecidos vivos. • Classificação Hidrossolúvel. • Função Transformação de energia, metabolismo de gorduras, proteínas, ácidos nucléicos e carboidratos. A tiamina, no sistema nervoso, tem função diferenciada, não atuando como cofator enzimático. Acredita-se que a TDP seja refosforilada pela ação da TDP-fosforiltransferase, resultando em uma molécula de TTP. A função da TTP ainda não foi esclarecida, mas acredita-se que essa substância ative canais de cloreto de alta condutância. A TTP tem ação na aglomeração de algumas proteínas envolvidas na transmissão de impulsos nervosos, sendo a principal delas a acetilcolina, o que sugere que a tiamina desempenhe papel importante na regulação da neurotransmissão colinérgica. • Fonte O organismo humano não tem a capacidade de sintetizar tiamina, logo é necessário que essa vitamina seja fornecida pela alimentação. Embora uma pequena quantidade de tiamina seja produzida pela microflora do intestino grosso, essa parece não estar disponível para o hospedeiro. Todos os tecidos animais e vegetais contêm tiamina. No entanto, as principais fontes são os alimentos não processados, principalmente pães, cereais, amêndoas, sementes e a maioria dos vegetais. Por ser uma vitamina hidrossolúvel, cerca de 30% das quantidades de tiamina são perdidas em processos de cocção. • Necessidades nutricionais Vitamina B2 (riboflavina) • Estrutura A riboflavina, de acordo com a nomenclatura mais atual, tem sua estrutura química definida como 7,8- dimetil-10-(1'-D-ribotil)isoaloaxazina, e seu peso molecular é de 376,4 kD. No organismo humano, a riboflavina pode ser encontrada principalmente como integrante das coenzimas flavina mononucleotídeo (FMN) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD). • Classificação Hidrossolúvel. • Função A FAD e a FMN atuam como coenzimas em reações de oxidação e redução ligadas a inúmeras vias metabólicas, principalmente nas vias de produção de energia por meio da cadeia respiratória. • Fonte O organismo humano não tem a capacidade de sintetizar a riboflavina, por isso há a necessidade de se obter essa vitamina por meio da alimentação. As principais fontes de riboflavina são ovos, carnes, farelo de trigo, leite e derivados. Embora a riboflavina esteja presente em grande variedade de cereais, há perda de até 60% das quantidades dessa vitamina no processo de descascamento dos grãos. Populações que têm dietas baseadas principalmente em arroz polido podem estar sob risco de deficiência em riboflavina. • Necessidades nutricionais Vitamina B6 • Estrutura O termo vitamina B6 é genérico para piridoxal, piridoxina e piridoxamina, bem como para suas formas 5'-fosforiladas (piridoxal 5'-fosfato, piridoxina 5' -fosfato e piridoxamina 5'-fosfato, respectivamente). Todas apresentam como estrutura básica um anel piridina, e diferem entre si quanto ao substituinte na posição 4 (C4) do anel. Na piridoxina, o C4 carrega um grupo de hidroximetil (-CH2OH); já para a formação do piridoxal, o C4 tem um aldeído (-CHO) e, para compor a piridoxamina, o C4 está ligado a um grupo aminometil (-CH2NH2). As seis formas vitamínicas de B6 são enzimaticamente convertidas na forma mais ativa, piridoxal 5'- fosfato e, por isso, são consideradas equivalentes biológicos no organismo humano. • Classificação Hidrossolúvel. • Função A vitamina B6 se destaca por participar da síntese e da degradação de aminoácidos, embora também esteja envolvida em processos relacionados ao metabolismo de carboidratos e de ácidos graxos. Além disso, essa vitamina desempenha um papel antioxidante importante, neutralizando radicais livres com a mesma capacidade que os tocoferóis e os carotenoides. Metabolismo de aminoácidos, funcionamento do Sistema nervoso e saúde da pele. → Vitamina B6 e estresse oxidativo → Vitamina B6 e atividade neurológica → Vitamina B6 e controle da emese → Vitamina B6 e hiperoxalúria • Fonte Apenas plantas e microrganismos apresentam capacidade para sintetizar a vitamina B6. Assim, a microbiota intestinal é capaz de sintetizar vitamina B6, porém o local é distante do sítio de absorção da vitamina e, como consequência, os seres humanos não se beneficiam dessa fonte, diferentemente dos ruminantes, cuja microbiota produz vitamina B6 em quantidades relevantes em local próximo ao de absorção. O piridoxal e a piridoxamina são encontrados em alimentos de origem animal, enquanto a piridoxina é encontrada principalmente em produtos de origem vegetal. Nas plantas, encontra-se, também, a piridoxina na forma glicosilada, em especial como piridoxina-5 '-beta-glicosídio, uma vez que essa é a forma predominante de armazenamento da vitamina nos vegetais. Porém, acredita-se que esses compostos glicosilados apresentem biodisponibilidade reduzida quando comparados às outras formas vitamínicas, por dependerem de uma enzima glicosidase, responsável pela hidrólise no momento da absorção. Dentre os vegetais com maiores concentrações de piridoxina na forma glicosídica, destacam-se o feijão-verde cru, a cenoura crua e o suco de laranja, que apresentam de 58 a 70% do total de vitamina B6 glicosilada. Nos cereais, mais de 90% da vitamina B6 está no farelo e no germe, e cerca de 75 a 90% da vitamina é perdida na moagem dos grãos para a fabricação de farinha. Nos animais, o maior estoque de B6 é encontrado nos músculos e, dessa maneira, as carnes (bovina, suína, frango e peixes) se destacam como maiores fontes dessa vitamina. Do mesmo modo, os tubérculos e os cereais integrais se apresentam como boas fontes alimentares, embora a vitamina B6 se encontre amplamente distribuída entre os alimentos. Perdas de vitamina B6 podem ocorrer por meio do cozimento na água e também pelo aquecimento ou armazenamento prolongado, visto que os derivados fosforilados de piridoxina e de piridoxal podem reagir com resíduos lisil de proteínas inespecíficas, formando piridoxil-lisina, composto de baixa biodisponibilidade. Além disso, o contato entre ascorbato e piridoxina sob temperaturas elevadas (em torno de 50 °C) pode provocar a formação de 6-hidroxi-piridoxina, um composto inativo. • Necessidades nutricionais As concentrações sanguíneas de piridoxal-fosfato foram o principal indicador utilizado para a definição da ingestão dietética recomendada (recommended dietary allowance- RDA) de vitamina B6 pelo lnstitute ofMedicine em 1998. Desse modo, os valores de recomendaçãoestabelecidos para adultos não foram baseados em pontos de corte diretamente relacionados com sintomas clínicos ou fisiológicos de deficiência, visto que essas manifestações em geral aparecem apenas em condições de consumo muito baixo (menor que 0,5 mg/ dia). Assim, embora a recomendação para adultos seja de 1,3 mg/ dia, acredita-se que o consumo de 1 mg/dia seja suficiente para a maioria desses indivíduos. Vitamina B12 (cobalamina) • Estrutura A estrutura química da vitamina B12 é a mais complexa dentre as vitaminas, apresentando um átomo central de cobalto, que é circundado por um anel tetrapirrólico; um grupo nucleotídico, que consiste na base 5,6-dimetilbenzimidazol; e uma ribose fosforilada esterificada com 1-amino, 2- propanol. Esse grupo se chama cobalamina e pode apresentar diferentes ligantes, que determinarão a nomenclatura específica: água (aquacobalamina), cianeto (cianoco balamina), hidroxil (hidroxico balamina), metil (metilco balamina) e S- deoxiadenosina (deoxiadenosilcobalamina). Quimicamente, o termo B12 engloba hidroxicobalamina e cianocobalamina, embora usualmente as outras formas químicas também sejam incluídas. A cianocobalamina é a forma mais estável de B12, sendo comumente utilizada pela indústria na elaboração dos suplementos alimentares. Essa vitamina é termoestável, entretanto, a exposição à luz causa a dissociação do grupo cianeto, com consequente formação da hidroxicobalamina. Essa reação fotolítica não implica redução da atividade da vitamina. • Classificação Hidrossolúvel. • Função Nas células, a vitamina B12 está envolvida na reparação e na síntese de mielina, com o metabolismo de ácidos nucleicos e com a transferência de grupos metil, pois é cofator para duas enzimas. Dessa maneira, a vitamina B12 também é essencial para a formação e a regeneração de eritrócitos e para o metabolismo energético. Metabolismo de todas as células, principalmente as do trato gastrointestinal, medula óssea e sistema nervoso. • Fonte Com relação à produção de cobalamina, apenas membros do reino Archaea e certas bactérias são capazes de sintetizar essa vitamina, o que pode ocorrer por duas vias alternativas: a via aeróbica, que tem sido estudada em espécies de Pseudomonas denitrificans, e a anaeróbica, em Propionibacterium shermanii e Salmonella typhimurium. Os microrganismos presentes no intestino humano também sintetizam vitamina B12, porém, a maior concentração de bactérias no intestino está no cólon, local em que a B12 é pouco absorvida e, assim, as fezes humanas contêm alta concentração dessa vitamina. A contaminação dos alimentos pela vitamina B12 contida no solo, associada à atividade das bactérias ali presentes, é a principal forma de transporte da vitamina pela cadeia alimentar até chegar aos animais do topo, como os humanos. Da mesma forma, camarões e ostras, ao se alimentarem de microrganismos, armazenam a vitamina B12 e fornecem-na aos outros animais que os consumirem. Assim, alimentos de origem animal, tais como produtos lácteos, carne, fígado, peixes e ovos são as únicas fontes naturais de vitamina B12, pois adquirem a vitamina indiretamente das bactérias. As únicas fontes alimentares de vitamina B12 de origem vegetal são as algas, como a nori (Porphyra tenera e Spirulina), que contêm grandes quantidades da vitamina. • Necessidades nutricionais Vitamina B9 (ácido fólico) • Estrutura Folato é um termo genérico utilizado para várias formas bioquímicas da vitamina B, do ácido pteroilglutâmico ou do ácido fálico. Os folatos são compostos por um anel pterina e um ácido p- aminobenzoico e podem conter de uma a seis moléculas de glutamato, que são unidas por ligações peptídicas. O ácido fólico é a forma sintética da vitamina, oxidada por completo, que é apenas encontrada em alimentos fortificados, suplementos e medicamentos. O ácido fálico não tem atividade como coenzima e, dentro da célula, deve ser reduzido à forma metabolicamente ativa de tetra- hidrofolato. A L-5-metil-tetra-hidrofolato (L-5- metil-THF) é a forma predominante nos alimentos e representa cerca de 98% do folato no plasma humano. • Classificação Hidrossolúvel. • Função Produtos intermediários na formação celular, síntese de DNA e RNA, formação e maturação de hemácias e leucócitos. • Fonte As melhores fontes alimentares são folhas verde- escuras, frutas, fígado, feijão, soja, couve, laranja, frutos secos, cereais e leguminosas. No entanto, a necessidade dessa vitamina é difícil de ser alcançada, visto ser instável ao calor e, por isso, sofrer perdas consideráveis durante o processamento de alimentos em temperaturas elevadas. • Necessidades nutricionais A recomendação para ingestão de folato tem por base os equivalentes de ácido fólico na dieta (DFE), necessários à manutenção do folato eritrocitário. Os DFE são valores ajustados para as diferenças na absorção entre as formas monoglutamato e poliglutamato. As quantidades recomendadas não diferem entre homens e mulheres, sendo que mulheres em período fértil que pretendem engravidar devem ingerir diariamente 400 μg de ácido fólico a partir de alimentos fortificados, suplementos, ou ambos, em adição ao consumo de folato natural, com o intuito de evitar o risco de defeitos no fechamento do tubo neural do concepto. Durante os períodos de gestação e lactação, a ingestão de folato deve ser aumentada em 50 e 25%, respectivamente. O IOM52 recomenda uma ingestão diária de 600 μg para gestantes e 500 μg para lactantes. Niacina (B3) • Estrutura O termo niacina compreende as formas amida e ácido da vitamina: a nicotinamida e o ácido nicotínico, respectivamente. • Classificação Hidrossolúvel. • Função As funções biológicas da niacina podem ser resumidas em seu papel como precursora de coenzimas ou carreadora NAD e NADP. A parte reativa de ambas as moléculas é a porção nicotinamida, derivada da piridina, sintetizada a partir da niacina. Na maioria das reações de oxidorredução, o substrato oxidado perde íon hidreto (um átomo de hidrogênio mais dois elétrons), o qual é aceito pelo anel nicotinamida da coenzima. • Fonte A niacina está bem distribuída nos alimentos, uma vez que carnes, peixes e cereais integrais são as principais fontes. Nos diferentes alimentos, essa vitamina encontra-se principalmente em sua forma complexada: nos alimentos de origem vegetal, está complexada com carboidratos (niacitinas) e peptídeos (niacinogênios), ambos conhecidos como niacitinas, as quais possuem baixa biodisponibilidade. Nos alimentos de origem animal, está complexada com dinucleotídeos na forma de NADH e NADPH, os quais possuem alta biodisponibilidade. Para tornar a niacina disponível em sua forma de niacitina, um tratamento alcalino é necessário para estimular a hidrólise dos ésteres. Além das fontes de niacina em si, outras fontes importantes são aquelas de triptofano, como leite e ovos. A conversão de triptofano em niacina depende dos fatores hormonais e da história nutricional do indivíduo. • Necessidades nutricionais Ácido pantotênico (B5) • Estrutura O ácido pantotênico existe como ácido livre, com peso molecular de 219,2 Da, ou como sal de cálcio, com peso molecular de 476,5 Da. Na forma líquida, é um óleo amarelo pálido, higroscópico, solúvel em água e acetato etil, e ligeiramente solúvel em éter etil. Já em sua forma seca, o sal é incolor, inodoro, de sabor amargo, moderadamente higroscópico, mais solúvel em água, ligeiramente solúvel em acetato etil e insolúvel em éter etil. A vitamina é instável ao calor e ao pH ácido ou alcalino. O ácido pantotênico, cujo nome químico é di- hidroxi-beta, beta-dimetilbutiril-beta-alanina, é um produto da condensação de beta-alaninae um derivado do ácido butírico (ácido pantoico). A CoA contém o ácido pantotênico ligado à beta- mercaptoetilamina, sendo essa estrutura chamada de panteteína, que, por sua vez, é ligada a uma adenina e a uma ribose 3' –fosfato. • Classificação Hidrossolúvel. • Função Várias reações metabólicas necessitam de quantidades adequadas de ácido pantotênico, sendo que a maioria delas utiliza a CoA como doador ou aceptor de grupos acetil ou acil, por exemplo, no metabolismo de carboidratos, lipídios e aminoácidos, na produção de energia pelo ciclo do ácido cítrico e na síntese de isoprenoides, esfingolipídios, glicoproteínas, glicolipídios e melatonina. Vias metabólicas, com destaque para as etapas em que o ácido pantotênico participa: → Glicólise e Ciclo de Krebs → Biossíntese de ácido graxo → Betaoxidação de ácidos graxos → Degradação de aminoácidos → Síntese de aminoácido → Síntese do heme → Biossíntese de colesterol → Acetilação e acilação de proteínas • Fonte O ácido pantotênico na forma de Co A é encontrado em alimentos, como órgãos deanimais, gema de ovo, amendoim e fava, e, em menor quantidade, em carnes magras, leite, batatas e legumes verdes. • Necessidades nutricionais Colina • Estrutura A colina (trimetil-beta-hidroxietanolamônia) é definida como uma amina quaternária, que pode ser encontrada em diversos alimentos. A maior parte da colina encontra-se na forma de fosfolipídios, como a esfingomielina e a fosfatidilcolina (lecitina), sendo esta última responsável por 95% do pool total de colina nos tecidos de mamíferos. Além disso, a colina é necessária para a formação de outros compostos essenciais, em quantidades pequenas, como o fator de ativação de plaquetas, a acetilcolina, os plasmalógenos de colina, a lisofosfatidilcolina, a fosfocolina, a glicerofosfocolina e a betaína. • Função → Doação de grupos metil → Interação no metabolismo de betaína, folato e metionina → Função neuronal → Desenvolvimento cerebral do neonato → Câncer • Fonte Entre os alimentos fontes de colina estão ovos, carne bovina, carne de porco e soja. A colina é encontrada nos alimentos em sua forma livre ou esterificada, como fosfocolina, glicerofosfocolina, fosfatidilcolina e esfingomielina. A lecitina, fração rica em fosfatidilcolina, é habitualmente adicionada a alimentos como agente emulsificante. Em relação aos suplementos alimentares, a colina pode ser encontrada na forma de cloreto de colina, bitartarato de colina ou como lecitina (25% de fosfatidilcolina). • Necessidades nutricionais A recomendação de ingestão adequada (AI) de colina para adultos, de acordo com o IOM, é de 550 mg/ dia para homens e 450 mg/ dia para mulheres. Apesar das recomendações estabelecidas, as necessidades de colina podem ser atingidas pela síntese endógena em algumas fases da vida. A média de ingestão em algumas regiões como Estados Unidos e Europa é de 300 mg/dia para colina e 240 mg/dia para betaína. Os valores estabelecidos poderão sofrer alterações em vista dos diferentes estágios de vida, como na gestação e na lactação, nos quais a demanda é maior. Biotina (B7) • Estrutura A biotina apresenta fórmula empírica C10H16N2O 3S e massa molar de 244,31 g/mol. Em sua forma livre, a biotina é uma substância cristalina incolor, bastante estável ao calor, à luz e ao ar, entretanto, lábil à radiação ultravioleta e aos agentes álcalis e oxidantes. Como consequência da presença de três carbonos assimétricos na estrutura da biotina, é possível a existência de oito estereoisômeros. A biotina possui uma combinação de dois anéis cíclicos em sua estrutura. Um anel é composto por uma substância derivada da ureia, o ureído, enquanto o outro, conhecido como anel tetra- hidrotiofeno, possui uma cadeia lateral de ácido valérico ligado a ele e é composto por um átomo de enxofre. • Classificação Hidrossolúvel. • Função A biatina exerce papel fundamental como cofator para enzimas carboxilases que participam das reações na gliconeogênese, do metabolismo de ácidos graxos e do catabolismo de aminoácidos. A biatina desempenha, ainda, papel na sinalização celular e na regulação da expressão gênica. • Fonte Apesar de a biotina estar distribuída de forma ampla na maioria dos alimentos naturais, seu conteúdo absoluto é comparativamente mais baixo que o das demais vitaminas hidrossolúveis. As principais fontes alimentares incluem fígado, gema de ovo e amêndoas, sendo fontes menos ricas as carnes em geral, os peixes, os laticínios e alguns vegetais, como a cenoura, o brócolis e a alcachofra. • Necessidades nutricionais Objetivo 3: Hipovitaminoses e Hipervitaminoses - Ver resumo Objetivo 4: Carência e excesso de ferro Anemias O conceito de anemia diz respeito à diminuição do teor de hemoglobina total funcionante no sangue a valores inferiores aos das necessidades fisiológicas determinadas pela demanda de oxigênio tecidual. Também pode ser definida como o estado clínico no qual há uma redução das taxas de hemoglobina e/ ou dos eritrócitos. Um indivíduo pode ser considerado anêmico quando suas concentrações de hemoglobina forem menores que 11 g/ dL, se for adulto do gênero feminino, ou criança, e menores que 12 g/ dL, se for homem adulto. Há pelo menos 12 tipos diferentes investigados de anemia de etiologia diversa e com evidências comprovadas sobre suas implicações sobre o metabolismo humano. Merecem destaque os dois tipos mais frequentes: a anemia ferropênica ou ferropriva e a anemia das doenças inflamatórias. A primeira é causada pela deficiência em ferro proveniente da alimentação e tem como características ser microcítica (os eritrócitos são menores que o normal) e hipocrômica (há diminuição da quantidade de hemoglobina por unidade de eritrócito, bem como tamanho e número reduzidos). A anemia hipocrômica também pode se desenvolver (raramente) em casos de deficiência em vitamina B6, como resultado da diminuição na síntese do heme, ou na deficiência em vitamina C, em virtude de seu papel na absorção do ferro. A deficiência em ferro atinge proporção significativa de mulheres na idade fértil. O outro tipo de anemia, associado a mecanismos inflamatórios do organismo, constitui-se de extrema relevância para a discussão da bioquímica do ferro, pois pode ser observado em decorrência de uma série de estados patológicos relativamente comuns que podem interferir no status de ferro, ou mesmo ter seu prognóstico por ele influenciado. São exemplos as anemias presentes nos quadros de infecção generalizada, em alguns tipos de câncer, de doenças autoimunes e de afecções renais e do sistema cardiovascular. São tipicamente normocrômicas, normocíticas, caracterizadas por baixo ferro plasmático circulante, baixa saturação de transferrina, diminuição de sideroblastos na medula óssea e aumento significativo de ferro no sistema reticuloendotelial. As anemias associadas a mecanismos inflamatórios, em geral, interferem no metabolismo mediado pela hepcidina que, por sua vez, como visto antes neste capítulo, regula etapas- chave do metabolismo do ferro intracelular. O estado alterado da expressão desse hormônio, e a consequente perda temporária da regulação do ferro também são conhecidos como deficiência funcional em ferro. Considerando-se o exposto sobre o processo de oxirredução causado pela perda de controle dos íons ferro no organismo, a falta de regulação da hepcidina pode exercer um efeito em cascata que colabora para o agravamento dos quadros de anemia nos processos inflamatórios, tornando-se um fator negativo em sua resolução e apresentando-se como um fator de risco e de agravamento relevante para diversos tipos de afecções crônicas que atingem os seres humanos. Carência A carência ocorreno organismo progressivamente em três estágios: no primeiro, há a depleção dos estoques de ferro, o que representa um período de maior vulnerabilidade em relação ao balanço marginal de ferro, podendo progredir até uma deficiência mais grave; no segundo, a deficiência em ferro instala-se, com uma eritropoese ferro- deficiente, caracterizando-se por alterações bioquímicas que refletem a insuficiência de ferro para a produção normal de hemoglobina e outros compostos férricos, ainda que a concentração de hemoglobina não esteja reduzida; e no terceiro e último estágio, tem-se a anemia ferropriva propriamente dita com diminuição drástica das concentrações de hemoglobina. A hepcidina, uma proteína sintetizada principalmente nos hepatócitos, em resposta às concentrações de ferro no fígado, aos estados de inflamação, de hipóxia e de anemia, pode ser considerada o principal hormônio regulador da absorção de ferro e controlador de sua recirculação. Em situações de aumento das necessidades do metal, de fontes externas limitadas na alimentação e de aumento de perdas sanguíneas, esse hormônio atua fortemente para a recuperação da homeostase. Esses novos elementos, somando-se ao controle transcricional das proteínas que regulam a homeostase de ferro, tornam necessária uma combinação adequada de testes de laboratório que forneçam evidências de depleção de ferro ou reflitam a deficiência no metal disponível para a produção de eritrócitos para caracterizar corretamente o diagnóstico e a identificação dos diferentes tipos de anemia. Portanto, faz-se necessário que, no caso do ferro, utilizem-se parâmetros combinados, garantindo uma avaliação correta do estado nutricional relativo ao metal em indivíduos ou populações. Objetivo 5: Relacionar o consumo de micronutriente com o estilo de vida Veganos - (BBC News) Nutrientes indispensáveis FERRO O ferro é fundamental para a saúde do sangue, já que ajuda a transportar o oxigênio pelo organismo. Tanto vegetarianos como veganos absorvem menos quantidade de ferro e apresentam uma concentração menor do nutriente no sangue, quando comparados com as pessoas que comem carne. Isso porque o ferro está presente na carne, sobretudo a vermelha - veganos geralmente consomem mais ferro do que os carnívoros, mas de um tipo menos absorvido pelo organismo. A deficiência deste nutriente pode levar à anemia, caracterizada pela fraqueza e cansaço, que afeta muitas mulheres em idade reprodutiva, inclusive carnívoras. Para driblar essa falta, os veganos devem recorrer a outras fontes de ferro como o trigo, os cereais, as leguminosas, os vegetais verde-escuros - especialmente a couve -, e as frutas secas. AMINOÁCIDOS Os aminoácidos são compostos que se juntam para formar as proteínas, necessárias para quase todas as funções do organismo. As carnes e os peixes contêm todos os aminoácidos que precisamos, assim como o leite e os ovos, e por isso são chamados de proteínas completas. Os veganos encontram nos cereais, nas castanhas e nas leguminosas as principais fontes de proteína, mas nelas a quantidade de aminoácidos é diferente em relação à encontrada na proteína animal. Sendo assim, eles precisam variar mais a dieta para assegurar uma completa absorção dos aminoácidos. VITAMINA D A vitamina D é necessária para a absorção do cálcio, importante para manter os ossos fortes. Os veganos têm níveis relativamente mais baixos dessa vitamina no sangue, comparados à população em geral, porém não a ponto de provocar raquitismo em crianças ou osteoporose em adultos. A vitamina D está presente no óleo de peixe, nos ovos e na carne. A maior parte, contudo, provém da ação do sol na pele. Por isso, a população é aconselhada a tomar suplemento nos meses de inverno e os veganos também precisam comer mais alimentos ricos em cálcio nesse período. VITAMINA B12 A vitamina B12 é vital para a formação do sangue e o funcionamento do sistema nervoso - e é encontrada em carnes e peixes. Os veganos encontram outras opções: os alimentos enriquecidos como cereais, extratos de levedura e substitutos de carne. Mesmo assim, a vitamina B12 costuma estar em falta na dieta de veganos e vegetarianos, o que foi comprovado por um estudo recente que concluiu que mais da metade dos veganos apresentam péssimos níveis dessa vitamina no sangue. A deficiência pode causar anemia e até problemas no sistema nervoso, inclusive paralisia, mas são casos raros. Os veganos precisam buscar suprir tal falta com o uso de suplementos. ÁCIDOS GRAXOS ÔMEGA-3 Os ácidos graxos ômega-3 são um tipo de gordura fundamental para a saúde, mas não são produzidos pelo nosso organismo e, portanto, precisam ser adquiridos através dos alimentos. A melhor fonte é o peixe, sobretudo a sardinha e o salmão. E, como o alimento não está presente na dieta vegana, os seguidores dependem de uma fonte alternativa, a conversão do ácido linoleico em ácidos graxos ômega-3. O ácido linoleico, por sua vez, é encontrado na soja, na linhaça, nas nozes. Ainda que os níveis sejam baixos no sangue dos veganos, não foi encontrado nenhum efeito colateral. Além disso, estudos não conseguiram comprovar o benefício de recorrer a suplementos para amenizar a carência na dieta vegana. VITAMINA A A vitamina A é proveniente do fígado, leite e dos ovos. Para os veganos, a solução é consumir frutas e vegetais que contenham carotenos, que são convertidos em vitamina A no organismo. A laranja, os vegetais verde-escuros, os vegetais de folhas verde, a batata doce e a abóbora são fontes ricas em carotenos. A deficiência da vitamina A pode afetar a visão e a imunidade, mas são improváveis de acontecer com os veganos. As estratégias para manter uma dieta saudável PLANEJAMENTO Os veganos devem prestar atenção no que consomem e assegurar que estão adquirindo uma grande variedade de alimentos, entre frutas, vegetais, leguminosas, nozes e sementes. Precisam comer também alimentos enriquecidos como cereais e pães. COMBINAÇÕES Muitos vegetais contêm aminoácidos necessários para a formação da proteínas, como vimos anteriormente. A maioria, no entanto, possui apenas uma parte dos aminoácidos essenciais para a saúde. A solução, então, é combinar os alimentos. Cereais, por exemplo, são fracos em lisina porém ricos em aminoácido que contém enxofre. Já o feijão representa o contrário. Sendo assim, feijão cozido têm a mesma proteína que uma carne. Um dos segredos dos veganos é combinar vários tipos de alimentos para ter uma dieta rica em nutrientes PREPARAÇÃO DO ALIMENTO Alguns vegetais possuem uma substância que atrapalha o sistema digestivo ao restringir que o mesmo absorva nutrientes específicos do alimento. O grão de bico é um exemplo, pois reduz a capacidade do organismo de extrair a proteína do alimento. Existe uma dica: quando eles são cozidos, esses inibidores são desativados. SUPLEMENTOS Uma dieta vegana, quando bem organizada, cosegue incluir uma boa variedade de vitaminas e minerais e não vai trazer carências para quem a adota. Mas há duas exceções: a vitamina B12 e o cálcio. Esse último, como vimos, é importante para a saúde dos ossos. Os vegetarianos recorrem ao leite e alguns veganos, no leite de soja, que muitas vezes contém cálcio. Se a quantidade não for suficiente, os veganos podem buscar nos suplementos (seja nos alimentos enriquecidos ou em pílulas) o cálcio e a vitamina B12 necessários para complementar a alimentação. Dieta especial Sejam veganos ou não, existem alguns grupos (como crianças e idosos) que precisam de uma dieta especial para reunir todos os nutrientes que o organismo necessita. Para crianças, idosos e pessoas alérgicas ou com alguma restrição alimentar, ter uma dieta completade vitaminas e minerais é ainda mais importante que para a maioria dos adultos. Crianças correm o risco de desnutrição, que pode provocar desordens no desenvolvimento, como o raquitismo. Já as pessoas mais velhas costumam comer menos que adultos, e então precisam garantir que o que estão comendo é suficiente. Se forem cuidadosos, todos esses grupos podem ter uma dieta vegana e conseguir extrair os nutrientes necessários. CRIANÇAS As crianças têm altas necessidades nutricionais, mas elas não têm a mesma capacidade que os adultos para escolher os alimentos. Há muitos casos de desnutrição de crianças e grande parte acontece quando os pais não seguem conselhos e práticas comuns. Mulheres que estão amamentando, por exemplo, precisam garantir que estão consumindo a quantidade suficiente de vitamina B12 para passar adiante através do leite materno. Um estudo feito em 1999 mostrou que crianças que adotam o estilo vegano tendem a ser mais baixas e mais leves que as não-veganas. Não existem evidências, porém, de que elas sejam intelectualmente debilitadas ou que tenham a resistência afetada pela dieta. IDOSOS Os mais velhos têm o metabolismo mais fraco e, portanto, mais dificuldade de formar proteínas e manter os músculos. A ajuda costuma vir da carne e dos ovos, porém fica mais difícil de ser consumida em grande quantidade a partir da dieta vegana. Uma pesquisa revelou que o Índice de Massa Corporal cai absurdamente nos vegetarianos e ainda mais nos veganos acima de 60 anos, o que significa que os mais velhos têm dificuldade para manter os músculos quando adotam esse estilo de vida. ATLETAS É perfeitamente possível levar uma vida vegana, mesmo que a pessoa demande altos níveis de nutrientes, como é o caso dos atletas.Ex: hidróxido de alumínio aumenta absorção. Fósforo • Estrutura O fósforo é um não metal e está localizado na família 5A da tabela periódica; seu número atômico é 15 e sua massa atômica, 31. Na natureza, ele se apresenta principalmente em forma de fosfatos inorgânicos e, em sua forma não complexada, é muito reativo, reagindo com o oxigênio do ar e emitindo luz. No organismo humano, o fósforo é encontrado principalmente sob a forma de fosfatos e apenas uma pequena porção está em forma livre. Cerca de 85% do fósforo no organismo está contido no tecido ósseo, 14% estão nos músculos esqueléticos e nos tecidos moles e 1 % está nos fluídos corporais. • Classificação O fósforo, mineral de natureza não metálica, é o 11º elemento mais abundante da crosta terrestre. • Função ✓ Membranas fosfolipídicas ✓ Tamponamento dos fluidos corporais ✓ Componente estrutural do tecido ósseo ✓ Transferência de energia: fosfatos de alta energia ✓ Constituinte de coenzimas ✓ Transdução de sinal ✓ Regulação do metabolismo Membranas fosfolipídicas As membranas celulares são compostas por duas camadas lipídicas, em que as porções externas são hidrofílicas e polares, e a parte interna é hidrofóbica e apolar. Essa característica fornece permeabilidade seletiva. Tamponamento dos fluidos corporais O fósforo, sob a forma de fosfato, funciona como um importante tampão nos fluidos corporais, atuando de forma a manter o pH do meio. O tampão fosfato é muito importante nos líquidos intracelulares e também nos líquidos tubulares renais. No sistema renal, o fosfato encontra-se bastante concentrado nos túbulos, o que aumenta a eficiência de tamponamento do sistema. Em segundo lugar, o líquido tubular apresenta maior acidez que o líquido extracelular, o que favorece a ação do tampão fosfato. Componente estrutural do tecido ósseo O fósforo também é importante para a estrutura do tecido ósseo. Os ossos são compostos por uma matriz orgânica e uma inorgânica. A matriz orgânica consiste em 90 a 95% de fibras colágenas e o restante, de um material amorfo denominado substância fundamental. Já a matriz inorgânica é constituída por sais cristalinos de cálcio e fosfato, os quais são componentes importantes da estrutura química da hidroxiapatita. Transferência de energia: fosfatos de alta energia O fósforo é essencial nas reações de produção e armazenamento de energia. O fósforo é adicionado a um fosfato de alta energia por meio de uma reação de fosforilação. Esses fosfatos são armazenadores de energia e, ao serem hidrolisados, liberam de 10 a 12 kcal/mol para outras reações químicas que demandam energia (contração muscular, transporte ativo, síntese de outros compostos químicos, etc.). Principais: ATP, fosfato de creatina, o trifosfato de guanosina (GTP) e o trifosfato de citidina (CTP). Constituinte de coenzimas O fósforo, em sua forma inorgânica, faz parte da estrutura química de coenzimas essenciais para o metabolismo. A nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD), a flavina adenina nucleotídeo (FAD) e a coenzima A são importantes para o metabolismo corpóreo e apresentam em suas estruturas a molécula de AMP. Transdução de sinal O fósforo, sob a forma de fosfato, é também essencial na comunicação ou na transdução de sinal entre as células e os tecidos. Essa transdução de sinal pode ocorrer entre diferentes células (intercelular) ou na própria célula (intracelular), sendo importante para a manutenção da homeostase de todo o organismo. Regulação do metabolismo • Fonte O fósforo está presente em alimentos naturais, principalmente em cereais, fontes proteicas e leite. No entanto, talvez as principais fontes de fósforo sejam os alimentos processados, pois alguns, como carnes processadas e queijos, têm sais de fosfato adicionados como conservantes. • Necessidades nutricionais As recomendações de ingestão para o fósforo variam de acordo com a idade e o estado fisiológico dos indivíduos. Para recém-nascidos, foi estabelecida a ingestão adequada (AI) e para crianças e adultos, a necessidade média estimada (EAR) e a recomendação dietética de referência (RDA), bem como o limite superior tolerável de ingestão (UL) para fósforo. ATENÇÃO A maioria dos alimentos apresenta boa disponibilidade de fósforo, exceto feijões, nozes e cereais. Esses alimentos contêm ácido fítico, uma forma de estocagem de fosfato não biodisponível para os mamíferos, pois estes não possuem enzimas capazes de hidrolisar esse composto. Entretanto, alguns alimentos apresentam a enzima fitase e, desse modo, o fósforo torna-se disponível para ser absorvido pelo organismo humano. A dosagem de fósforo inorgânico sérico é o indicador mais adequado para avaliar o estado nutricional em relação ao mineral. Desse modo, caso o fósforo sérico esteja acima dos limites inferiores de normalidade para a idade, pode-se considerar que a ingestão do mineral seja suficiente para atender às necessidades do organismo, incluindo a formação óssea de indivíduos saudáveis. Entretanto, existem marcadores bioquímicos da formação e da reabsorção óssea que são importantes para o diagnóstico de doenças, e incluem: fosfatase alcalina e osteocalcina plasmáticas e/ ou hidroxiprolina e hidroxilisina urinárias, respectivamente. Também é importante a determinação da concentração de cálcio no plasma e na urina, uma vez que, em casos de suspeita da deficiência em fósforo, esses biomarcadores costumam estar aumentados. Magnésio • Estrutura O magnésio como elemento químico localiza-se no grupo lia da tabela periódica, que inclui os metais alcalino-terrosos. Possui número atômico 12, massa atômica 24,305g e apresenta estrutura eletrônica K2 L8 M2, sendo a camada M particularmente importante por conferir capacidade reativa ao átomo. • Classificação Descrito como o segundo cátion intracelular em maior concentração no organismo, o magnésio é cofator de mais de 300 reações enzimáticas, em particular aquelas relacionadas com a síntese de DNA e de proteínas, e com transferência, armazenamento e transporte de energia. Na natureza, há três isótopos do magnésio: Mg24, Mg25 e Mg26, com abundâncias de 79, 10 e 11 %, respectivamente. Quando puro, o magnésio é altamente reativo e, na biosfera, ocorre como cátion (Mg2+) livre, em solução aquosa ou como sal. • Função A concentração do magnésio no meio intracelular é relativamente alta. Aproximadamente 90% do magnésio intracelular está ligado a ribossomos ou polinucleotídeos, exercendo papel estrutural (estabilização de proteínas e ácidos nucleicos) e catalítico. Atua como cofator, por exemplo, de enzimas envolvidas na via glicolítica, no ciclo de Krebs e na gliconeogênese. Além disso, desempenha importante papel como inibidor competitivo da liberação de cálcio induzida pelo trifosfato de inositol. Estima-se que um homem adulto saudável possua de 300 a 400 mg de magnésio por kg de peso corporal (entre 12 e 17 mmol/kg de peso corporal), distribuídos em diferentes compartimentos, em concentrações variadas. É um íon preferencialmente intracelular, presente no núcleo e nas mitocôndrias, ligado aos ácidos nucleicos e participando da síntese do DNA, e na estabilização do ATP e do ADP, portanto, associado às atividades metabólicas das células. O modelo de distribuição compartimental de magnésio considera, também, as perdas, que ocorrem principalmente pelas fezes e pela urina, sendo os rins órgãos-chave nessa homeostase. Assim, quando há maior demanda, é maior a absorção renal e menor a excreção urinária. As perdas pelo suor e pelas fezes correspondem a cerca de 50 e 30 mg, respectivamente. • Fonte Segundo a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), alimento fonte de magnésio deveconter 39 mg de magnésio/100 g de parte comestível, se for sólido, e 19,5 mg de magnésio/ 100 g de parte comestível, se for líquido. No Brasil, os alimentos que mais contribuem para a ingestão alimentar de magnésio são cereais e derivados (aveia, trigo, milho, arroz), frutas e hortaliças (abacate, banana, mamão, melancia, laranja, tamarindo, chuchu, couve, espinafre, quiabo, feijão, grão-de-bico), tubérculos (mandioca e batata inglesa), nozes e sementes (castanha-de-caju, castanha-do-brasil, nozes, pinhão), chocolate, café e, em menores concentrações, leite e carnes (carne bovina, peixe e frango); a água de torneira e as águas minerais engarrafadas têm concentrações de magnésio variando de 0,1 a 18 mg/L. Os cereais integrais possuem mais magnésio do que os refinados, uma vez que, durante o processo de refinamento, cerca de 80% dos minerais são perdidos com a casca. Com a mudança dos hábitos alimentares e o aumento do consumo de alimentos refinados e/ ou processados, a ingestão alimentar de magnésio tem diminuído no decorrer dos anos, 68 sendo frequentemente verificadas ingestões abaixo das recomendações, especialmente em países ocidentais. Como reflexo dessa baixa ingestão, há maior probabilidade de que ocorra deficiência em magnésio, que tem sido associada a maior risco de desenvolvimento de doenças crônicas, como diabetes, síndrome metabólica e hipertensão. • Necessidades nutricionais Ferro • Estrutura Deve-se levar em consideração que o ferro alimentar encontra-se sob duas formas: heme (proveniente da hemoglobina e da mioglobina de alimentos de origem animal), e não heme (presente em tecidos vegetais e animais). Estima-se que o ferro heme (Fe2+) contribua com 10 a 15% do total de ferro consumido em populações que ingerem carne, mas, em virtude de sua melhor absorção (entre 15 e 35%), supõe-se que essa forma contribua com 40% do total de ferro absorvido. O ferro não heme, apesar de menos absorvido, está presente em maior concentração na alimentação. Há quatro classes de proteínas que contêm ferro: proteínas que contêm heme, como hemoglobina, mioglobina e citocromos; enzimas contendo ferro e enxofre, como flavoproteínas e hemeflavoproteínas; proteínas de transporte e armazenamento, como transferrina, lactoferrina, ferritina e hemossiderina, além de outras enzimas que contêm ferro. Os ligantes mais comuns do ferro nos sistemas biológicos são oxigênio, nitrogênio e enxofre. Portanto, as funções mais importantes do ferro estão ligadas às funções dessas proteínas no organismo, como o transporte de oxigênio, realizado pela hemoglobina nos eritrócitos, e pela mioglobina nos músculos. A hemoglobina totalmente oxigenada carrega 4 moles de oxigênio, ou seja, 1,39 mL de oxigênio / g. Cerca de dois terços do ferro do organismo são encontrados sob a forma de hemoglobina, já a mioglobina e as enzimas representam cerca de 15%; o restante é representado pelas formas de reserva do ferro no organismo, que podem ser rapidamente disponibilizadas. A hemoglobina tem alta afinidade pelo oxigênio nos pulmões sob condições de alta tensão, transportando, dessa forma, o oxigênio para os músculos e para os outros tecidos em que as condições são inversas, ou seja, de baixa tensão, o que facilita a liberação do oxigênio. A afinidade da hemoglobina pelo oxigênio em condições de baixa tensão é ainda mais reduzida em pH baixo, como ocorre no músculo exercitado. A mioglobina é uma proteína monomérica, com afinidade mais alta pelo oxigênio que aquela da hemoglobina sob as condições existentes nos músculos. O ferro participa ainda de enzimas importantes para o organismo, como na catalase, que age na redução do peróxido de hidrogênio (H202), principalmente quando este é formado em grande quantidade na cadeia de inibição de radicais livres. • Classificação O ferro é um micronutriente essencial, o que se relaciona, do ponto de vista bioquímico, não apenas à necessidade de sua captação do meio externo, fundamentalmente por meio da alimentação, mas também ao grande número de proteínas nos sistemas biológicos que dependem da ligação do metal para que possam exercer funções vitais. Dentre essas funções, pode-se destacar a eritropoese, processo mais significativo da hematopoese, possibilitando a manutenção do volume diário de hemácias. Esse é um processo finamente regulado, capaz de gerar um grande número de novas células em um curto intervalo, durante as grandes depleções, e de evitar a superprodução de eritrócitos e, consequentemente, o aumento desproporcional da mobilização do ferro dos estoques corporais e circulantes. O volume de trocas de ferro entre os compartimentos de estoque e a circulação, para a manutenção da eritropoese normal, é de 20 a 30 mg por dia. Para um indivíduo do gênero masculino, com 70 kg, o ferro corporal total é de cerca de 3,5 g (50 mg/kg). A maior parte do ferro no organismo é destinada aos eritrócitos, alocado na hemoglobina (65% ou 2.300 mg). Aproximadamente 10% estão presentes nas fibras musculares (na mioglobina) e outros tecidos (em enzimas e citocromos) (350 mg). O restante do metal no organismo é armazenado no fígado (200 mg), em macrófagos do sistema reticuloendotelial (500 mg) e na medula óssea (150 mg). • Função Participação na composição da hemoglobina, síntese de DNA e metabolismo energético. • Fonte Carnes vermelhas, peixes, beterraba, gema de ovo, cereais, leguminosas, oleaginosas, frutas secas. • Necessidades nutricionais Uma alimentação mista, com fontes de ferro de origem animal e vegetal, contém de 15 a 20 mg de ferro, que, por várias questões que envolvem a biodisponibilidade do metal, levam a uma absorção líquida diária de cerca de 1 a 2 mg. Em contraposição ao esforço absortivo, ocorrem perdas por descamação das células da mucosa intestinal, pelo sangue menstrual nas mulheres e por outros tipos menores de vias insensíveis. E notável que a regulação da absorção do ferro proveniente da alimentação no duodeno desempenha um papel crítico na homeostase do ferro no organismo. Esse equilíbrio é extremamente importante, pois, se por um lado o ferro é essencial para o metabolismo celular e para a respiração aeróbia, a sobrecarga do mineral no meio intracelular pode levar à morte e à toxicidade por formação de radicais livres e, portanto, a homeostase de ferro exige regulação rigorosa. O ferro é um micronutriente essencial, necessário, dentre outras, para uma função eritropoética adequada, para o metabolismo oxidativo e para a resposta imune celular. Embora a absorção de ferro da alimentação (1 a 2 mg/dia) seja regulada de maneira consistente, ela é, em geral, equilibrada com as perdas do metal. Por isso, o volume de intercâmbios internos de ferro é essencial para cumprir os requisitos para a eritropoese, os quais variam entre 20 a 30 mg por dia. Zinco • Estrutura O íon zinco possui um orbital d cheio (d10), impossibilitando sua participação em reações de oxidorredução, mas permitindo que ele seja o aceptor de um par de elétrons. O zinco é o íon metálico ideal para funcionar como cofator em reações que necessitam de íon redox estável, comportando-se como um ácido de Lewis durante a catálise. Em razão do preenchimento dos orbitais d, a energia de estabilização do campo ligante dos íons zinco é igual a zero em todas as geometrias de ligação encontradas, fazendo uma das geometrias ser tão estável quanto as outras. Apesar de o metal assumir preferencialmente a geometria tetraédrica, com número de coordenação 4, este pode variar de 2 a 8, com suas respectivas geometrias, as quais vão desde a forma tetraédrica regular ou distorcida até a forma octaédrica. A nulidade de efeitos do campo ligante contribuipara que o zinco apresente tais configurações. A ausência de uma barreira energética e a multiplicidade de geometrias de coordenações de acesso semelhante (indiferentemente de assumir uma ou outra geometria, a energia necessária para manter a estabilidade da ligação é a mesma) permite que as metaloenzimas dependentes de zinco alterem a reatividade do íon metálico e, por consequência, aumentem a habilidade do zinco em catalisar transformações químicas acompanhadas de mudanças em sua geometria de coordenação. • Classificação O zinco é um dos minerais de maior importância para o metabolismo humano, sendo encontrado em todos os tecidos corpóreos. O organismo humano adulto possui cerca de 2 a 3 g de zinco, distribuídos em todos tecidos, fluidos e secreções, sendo que cerca de 80% estão em ossos, músculos, fígado e pele. Embora os fluidos extracelulares representem o compartimento corporal de zinco mais importante para o metabolismo, menos de 0,5% de seu conteúdo total no organismo encontra-se no sangue, dos quais 80% estão presentes nos eritrócitos e cerca de 16% no plasma, ligados principalmente à albumina. A circulação representa a menor parte do total de zinco no organismo e o turnover plasmático é o mais elevado, sendo que a concentração desse mineral nesse componente sanguíneo está ao redor de 100 μg/ dL. • Função A versatilidade das características físico-químicas do zinco constitui a base de sua extensa participação no metabolismo de carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucleicos. O mineral desempenha, também, função importante na transcrição de polinucleotídeos e, consequentemente, no controle da expressão gênica e de outros mecanismos biológicos fundamentais. O zinco contribui para o crescimento e o desenvolvimento normais, a integridade das membranas, a defesa antioxidante, a imunidade, a manutenção do apetite e da cicatrização e a visão noturna. O zinco desempenha funções estruturais, enzimáticas e reguladoras. No que se refere a sua função estrutural, esse mineral possui relevância na determinação da forma e da disposição espacial de enzimas e proteínas, assim como na estabilização de algumas proteínas ligadas ao DNA. A denominação "dedos de zinco" (zinc finger) é amplamente utilizada para identificar qualquer estrutura compacta que é estabilizada por íons de zinco, em geral pequenas proteínas que estão envolvidas nos processos de replicação e reparo, transcrição, metabolismo e sinalização, proliferação celular e apoptose. Recentemente, tem havido grande interesse no desenvolvimento de proteínas dedos de zinco para aplicações práticas na regulação de genes e na manipulação do genoma. Essas podem ser usadas para construir proteínas ligadas ao DNA, sendo importantes em intervenções específicas na expressão gênica. Com relação à função catalítica do zinco, pressupõe-se que esse metal participe diretamente da catálise enzimática. Sua remoção ocasiona a inativação da enzima. Entre as enzimas nas quais o zinco contribui para a atividade estão a anidrase carbônica, a proteína C quinase, a álcool desidrogenase, as carboxipeptidases, a fosfatase alcalina, a superóxido dismutase e a transcriptase reversa, enzimas que participam do metabolismo energético e que desempenham papel fundamental na defesa antioxidante. A participação do zinco nos sistemas enzimáticos envolvidos na síntese e na degradação de proteínas e na transformação de glicose em ácidos graxos e na síntese de ácidos nucleicos demonstra a essencialidade desse mineral para o crescimento, a reprodução e a maturação sexual. O zinco está envolvido na estabilidade estrutural das membranas e na proteção celular, prevenindo a peroxidação lipídica, que é danosa às células. O papel do zinco como antioxidante é evidenciado por dois mecanismos: a proteção de grupos sulfidrilas contra oxidação e a inibição da produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) por antagonismo com metais de transição pró- oxidantes, como ferro e cobre, além de ser componente estrutural e catalítico da enzima superóxido dismutase presente no citoplasma das células. A ação dessa enzima reduz a toxicidade das ERO, transformando uma espécie altamente reativa - radical superóxido - em uma forma menos danosa às células - peróxido de hidrogênio. O zinco participa da regulação da síntese da metalotioneína, proteína de baixo peso molecular também importante na defesa contra os radicais livres. Estabilizador de membranas e organelas encapsuladas, prevenindo o organismo contra o estresse oxidativo e a peroxidação lipídica. Possui a capacidade de induzir a expressão da metalotioneína intracelular, proteína antioxidante capaz de se ligar a cinco a sete átomos de zinco por molécula. Sob condições de estresse oxidativo e de inflamação crônica, essa proteína regula a transferência de átomos de zinco para outras proteínas antioxidantes zinco-dependentes, bem como desempenha papel importante na destoxificação de metais pró-oxidantes, como ferro e cobre, por meio de seus grupamentos sulfidrilas. Participação do zinco na defesa antioxidante e como nutriente anti-inflamatório. Papel antioxidante em doenças crônicas. • Fonte O zinco pode estar presente na alimentação associado a moléculas orgânicas (p. ex., proteínas e fitatos) ou na forma de sais inorgânicos (como em suplementos e alimentos fortificados). Durante a digestão, ocorre a degradação da matriz alimentar e, provavelmente, a dissociação dos sais inorgânicos, o que libera o zinco do composto original. O zinco livre, por sua vez, pode se ligar novamente a outros compostos resultantes da digestão que estão no lúmen intestinal, os quais podem favorecer ou inibir sua absorção. Quanto às fontes e à recomendação de ingestão de zinco, é importante mencionar que esse mineral é amplamente encontrado em alimentos de origem animal, ligado às proteínas, sobretudo em mariscos, peixe, ostras, ovos, fígado, miúdos e carnes vermelhas. Nozes, castanhas, cereais integrais e leguminosas são consideradas fontes relativamente boas de zinco. Já frutas e hortaliças são fontes pobres desse mineral. • Necessidades nutricionais A ingestão dietética recomendada (recommended dietary allowance-RDA) para o zinco para adultos é de 8 mg/ dia para mulheres e 11 mg/ dia para homens. Os níveis superiores toleráveis de ingestão (tolerable upper intake level - UL) para adultos são de 40 mg/ dia, baseados na redução da atividade da enzima cobre-zinco superóxido dismutase. Cobre • Estrutura O cobre é um membro da terceira série de transição de elementos, com número e peso atômicos de 29 e 63, respectivamente, com a capacidade de alternar entre as formas reduzidas e oxidadas, o que fundamenta sua importância em sistemas biológicos. Existem dois isótopos estáveis de cobre, 65Cu e 63Cu, que são os mais utilizados como marcadores do metabolismo desse mineral. A funcionalidade do cobre como receptor e doador de elétrons é reconhecida em reações redox que ocorrem na respiração mitocondrial, na síntese de melanina e nas ligações cruzadas do colágeno. Esse mineral atua também como componente de metaloenzimas e enzimas antioxidantes, como superóxido dismutase (SOD), lisil oxidase, citocromo c oxidase, ceruloplasmina e metalotioneínas. Considerando esses aspectos, entende-se por que todos os organismos necessitam de cobre para os processos biológicos envolvidos na respiração, no transporte de ferro, na proteção contra o estresse oxidativo, na formação óssea e de vasos sanguíneos, na coagulação sanguínea e no crescimento celular. • Classificação Estima-se que em um indivíduo adulto, com 70 kg, haja cerca de 110 mg de cobre corpóreo, com maiores concentrações encontradas no esqueleto e na medula óssea (46 mg), nomúsculo esquelético (26 mg), no fígado (10 mg), no cérebro (8,8 mg) e no sangue (6 mg). No plasma, cerca de 97% do cobre está ligado à ceruloplasmina. • Função O papel bioquímico do cobre é primariamente catalítico como constituinte das cuproenzimas que atuam como oxidases, além de compor, também, algumas proteínas com importantes funções orgânicas. Essas funções moleculares do cobre se refletem em ações fisiológicas importantes no desenvolvimento fetal, no crescimento, nos sistemas imune e cardiovascular, na destoxificação de radicais livres, na formação de pigmentos, na síntese de neurotransmissores e de tecido conectivo e no metabolismo do ferro. O cobre também faz parte da estrutura molecular dos fatores de coagulação V e VIII, que possuem dois domínios, Al e A3, cujas estruturas apresentam homologia com a ceruloplasmina e são capazes de ligar cobre. Ao que tudo indica, o cobre desempenha papel fundamental nesses fatores de coagulação, na manutenção da integridade estrutural e na interação entre as cadeias proteicas. • Fonte A entrada de cobre no organismo acontece por meio da ingestão de alimentos, água e suplementos alimentares. Entretanto, o conteúdo de cobre na alimentação varia muito, em razão de fatores como qualidade dos solos, estações do ano, localização geográfica, tipo da água e uso de fertilizantes. Alimentos como crustáceos, oleaginosas (em particular a castanha de caju), sementes (incluindo o cacau), fígado e leguminosas são considerados ricos em cobre, por conterem de 0,3 a mais de 2 mg de cobre/ 100 g de alimento. Dentre aqueles que apresentam concentrações intermediárias do mineral, entre 0,1 a 0,3 mg de cobre/100 g de alimento, estão tomates, bananas, uvas, produtos que contêm chocolate, batatas e a maioria das carnes. O leite, especialmente o de vaca, e os laticínios, de modo geral, são fontes pobres de cobre, com concentrações menores que 0,1 mg de cobre/100 g de alimento, assim como frango, peixes e demais vegetais. • Necessidades nutricionais Nos Estados Unidos, o Third National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES III) encontrou uma média de ingestão diária de cobre, a partir de alimentos, de 1,54 a 1,70 mg para homens e de 1,13 a 1,18 mg para mulheres, na faixa etária de 19 a 70 anos. Dados da Comunidade Europeia sugerem uma média de consumo de 1,0 a 2,3 mg/dia entre homens e de 0,9 a 1,8 mg/ dia entre mulheres. No Brasil, há poucos estudos avaliando a ingestão de cobre. Média de ingestão de 1,07 mg de cobre/dia (1,22 a 2,82 mg/dia), entre adultos jovens, e uma média de 1,09 e 1,01 mg de cobre/dia, entre adolescentes e crianças de ambos os gêneros, respectivamente. Novos estudos apontam a necessidade de uma revisão desses parâmetros, com sugestão de recomendação de ingestão para adultos em torno de 2,6 mg/ dia, calculada a partir de métodos de regressão categórica, e maior do que as recomendações atuais. Iodo • Estrutura e classificação O iodo é encontrado na natureza em várias formas: sais de sódio e potássio inorgânicos (iodetos e iodatos), iodo diatômico inorgânico (iodo molecular ou 1) e iodo monoatômico orgânico ligado a moléculas. Nesta última forma, ele é digerido e liberado para a absorção, podendo ser absorvido de forma intacta. As formas inorgânicas de iodato de sódio ou de potássio são largamente utilizadas para fortificação do sal de cozinha, sendo reduzidas no intestino e absorvidas na forma de iodeto. • Função A principal função biológica do iodo está relacionada à biossíntese dos hormônios da tireoide. Para que esse processo aconteça, na célula tireoidiana, é necessário que haja concentrações adequadas de iodeto proveniente do plasma, compartimento que apresenta baixas concentrações desse elemento. Esse processo de concentração é chamado captura de iodeto. • Fonte A alimentação é a fonte mais importante de iodo. Sabe-se que a concentração de iodo nos alimentos depende dos solos nos quais são cultivados. Algas marinhas e peixes de água salgada são fontes ricas de iodo. As algas e os animais marinhos têm capacidade biológica inerente de concentrar o iodo do mar. O sal iodado também é uma fonte alimentar, com destaque por sua ampla utilização no processamento de alimentos. Em alguns países, nos quais o sal iodado é fornecido para uso doméstico, ele não é apenas adicionado aos alimentos durante a preparação, mas também utilizado durante o processamento, como no caso de peixes curados e produtos em conserva. Com isso, o sal iodado e os alimentos processados fornecem a maior parte do iodo consumido por determinados grupos da população, o que favorece um consumo adequado desse nutriente. Alguns estudos também afumam que o leite de vaca e seus derivados podem ser boas fontes de iodo, dependendo do tipo de alimentação fornecida aos animais. • Necessidades nutricionais Sabe-se, hoje, que o corpo humano contém de 15 a 20 mg de iodo, dos quais 70 a 80% estão concentrados na glândula tireoide, provenientes principalmente da alimentação. O iodo é componente essencial dos hormônios tiroxina (T4) e tri-iodotironina (T3) produzidos pela tireoide, sendo essencial para o funcionamento dessa glândula. O consumo individual diário desse elemento é de cerca de 500 μg, sendo a necessidade de um adulto de 150 μg/ dia. A ingestão inadequada de iodo está associada a um largo espectro de doenças denominadas como moléstias decorrentes da carência crônica de iodo (MDCCI) ou iodine deficiency disorders (IDD). Bócio difuso ou multinodular, hipertireoidismo induzido por iodo, hipotireoidismo neonatal ou adulto, diminuição da fertilidade, aumento da mortalidade perinatal, retardo de crescimento, deficiência mental, surdo-mudez e variantes clínicas do cretinismo endêmico são alguns exemplos da persistência de carência nutricional em iodo. A OMS, a Unicef e o Conselho Internacional para o Controle da Deficiência de Iodo (ICCIDD) recomendam a ingestão diária de 90 μg de iodo para crianças pré-escolares (O a 59 meses de idade); 120 μg para crianças em idade escolar (6 a 12anos);150μg para adolescentes (acima de 12 anos de idade) e adultos; e 250 μg para mulheres gestantes e lactantes. Selênio • Estrutura e classificação Distribuição entre formações geológicas distintas. A maior parte do selênio encontra-se na forma de aminoácidos, e a bioquímica desse mineral é semelhante àquela do enxofre. Os aminoácidos serina, cisteína e selenocisteína contêm oxigênio, enxofre e selênio, respectivamente, no mesmo esqueleto de carbono. As diferenças de atividade bioquímica entre os aminoácidos são resultado da reatividade química de cada elemento presente nas estruturas. A selenocisteína é o mais reativo dentre os três, e seu grupamento selenol apresenta funções catalíticas em proteínas. A selenometionina contém selênio ligado de forma covalente a dois átomos de carbono, o que o torna "protegido" e menos quimicamente ativo em relação ao selênio presente na estrutura da selenocisteína. A presença de selênio em quantidades estequiométricas em uma proteína configura uma selenoproteína. • Função O selênio exerce suas funções basicamente por meio das selenoproteínas. Algumas delas têm funções antioxidantes e outras desempenham papel importante no metabolismo de órgãos, como a tireoide, uma vez que a segunda maior classe de selenoproteínas é composta pelas iodotironinas desiodinases, que catalisam a conversão do pró- hormônio tiroxina (T4) em sua forma ativa, a tri- iodotironina (T3), e também a conversão do T3 reverso inativo em di-iodotironina. Além disso, o mineral também age na proteção contra a ação de metais pesados, especialmente o mercúrio, e de xenobióticos; participa na redução do risco de doençascrônicas não transmissíveis e na manutenção do sistema imune. Redução do risco de doenças crônicas não transmissíveis: ✓ Câncer ✓ Doenças cardiovasculares ✓ Diabetes melito ✓ Sistema imunológico • Fonte A quantidade de selênio em alimentos é muito variável entre diferentes países e regiões. Sua concentração nos solos é responsável por um ciclo que afeta tanto os animais que consomem as pastagens quanto alimentos vegetais, nos quais a quantidade do mineral é inteiramente dependente do solo. A quantidade de proteínas também influencia a concentração de selênio nos alimentos, uma vez que o mineral pode se incorporar a elas no lugar do enxofre. O processamento, sobretudo térmico, em altas temperaturas, pode reduzir a quantidade de selênio em virtude da volatilização. Alimentos como a castanha-do-brasil e o rim bovino são considerados as melhores fontes de selênio. Carne bovina, frango, peixe e ovos, além de serem ricos em proteínas, também apresentam quantidades importantes de selênio e, em muitos países, são a principal fonte alimentar do mineral. Leite e derivados também podem fornecer boas quantidades do mineral, dependendo da espécie animal e do conteúdo de gordura, sendo que o leite de vaca e aqueles com maior quantidade de gordura apresentam as menores concentrações. Frutas e verduras, em geral, são pobres em selênio, com exceção de vegetais denominados "acumuladores" de selênio, como alho, mostarda-indiana, brócolis, couve-de-bruxelas, couve-rábano, couve-flor, repolho, cebola e alguns cogumelos, os quais podem fornecer quantidades importantes do mineral quando consumidos adequadamente. O levedo de cerveja também pode ser classificado como fonte de selênio. Em regiões com solos que apresentam quantidade suficiente de selênio, o trigo é uma boa fonte do mineral, e, por consequência, o consumo de pães e cereais pode contribuir para a ingestão de selênio. • Necessidades nutricionais As recomendações de ingestão de selênio foram baseadas em dois estudos de intervenção: 1) na China, demonstrou-se que o nível máximo da atividade da GPx no plasma é atingido com ingestão de 41 μg/dia. Com um ajuste para peso corporal de homens norte-americanos, esse valor foi fixado em 52 μg/ dia; 2) na Nova Zelândia, sugeriu-se uma necessidade média estimada (estimated average requirement- EAR) próxima a 38 μg/ dia. A média dos dois valores resultou no estabelecimento de uma EAR de 45 μg/ dia para homens e mulheres com idades entre 19 e 70 anos. O valor da ingestão dietética recomendada (recommended dietary allowance - RDA) para o mesmo grupo de indivíduos foi calculado como 120% da EAR e arredondado para 55 μg/ dia. Manganês • Estrutura e classificação O manganês é bastante encontrado na natureza, estando presente em rochas, solos, água e alimentos. Constitui cerca de 0,1% da crosta terrestre, o que o torna o 12º elemento mais abundante. No meio ambiente, o manganês é comumente encontrado como composto inorgânico, e sua concentração nos solos é bastante variável, tendo sido encontrados valores de 40 a 900 mg/kg. Já na água de beber, o teor desse composto é bem menor, variando de 0,001 a 0,1 mg/L. O ar, apesar de não ser considerado fonte natural desse composto, tem apresentado teores variados de manganês, em virtude da emissão desse elemento na atmosfera pelas indústrias de produção de ferro e aço, pelos fornos de coque e em razão do arraste do mineral dos solos pelas enxurradas. Os valores de manganês no ar de áreas rurais e urbanas variam de 0,005 a 0,07 μg/m3. Já para áreas próximas a indústrias, o teor desse mineral é bem mais alto, tendo sido encontrados valores entre 0,13 e 0,3 μg/m3, possivelmente por causa da contaminação da atmosfera pelo mineral. Os compostos orgânicos do manganês estão presentes em fungicidas, em aditivos utilizados na gasolina, como agentes de contraste em exames de ressonância magnética, e em tintas utilizadas por artistas. Quanto ao aspecto químico, o manganês é um metal de transição que pode ser encontrado em 11 estados de oxidação: do -3 ao +7, sendo a valência mais estável a +2 elevado a 60 e a mais abundante, a +4. O Mn2+ é a forma absorvida pelo organismo e pode estar presente em soluções neutras, metaloenzimas ou formando um complexo com enzimas. O Mn3+ é encontrado no plasma, e seu papel biológico é muito importante em virtude de sua ligação à transferrina (Tf) e da interação com o ferro férrico (Fe3+). • Função O manganês apresenta um importante papel no sistema imune, na homeostase sanguínea de glicose, na regulação da adenosina trifosfato (ATP), no crescimento e no desenvolvimento corpóreo; é necessário para a formação dos tecidos conectivo e ósseo, além de ser importante na absorção do cálcio e na manutenção do funcionamento adequado do cérebro. Apesar de atuar como cofator da enzima antioxidante expressa nas mitocôndrias (superóxido dismutase - SOD),58 quando em excesso, torna-se envolvido na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO). Nas células, o manganês está presente tanto no núcleo como nas mitocôndrias, exercendo sua ação no metabolismo de macromoléculas, podendo ora funcionar como ativador enzimático ora como constituinte de metaloenzimas. O manganês atua no metabolismo dos carboidratos, das proteínas e dos lipídios por meio da ativação de enzimas-chave ou como cofator enzimático. • Fonte As principais fontes de manganês na alimentação são nozes, grãos integrais, cereais, vegetais folhosos verde-escuros e chás. A água de beber também contém o mineral, porém em menor concentração.45 Os suplementos vitamínico- minerais apresentam teores de manganês variando de 1 a 20 mg/ comprimido. Considerando a alimentação infantil, observa-se que o extrato aquoso da soja apresenta quantidades bem mais elevadas de manganês (200 a 300 μg/L) do que o leite de vaca (30 a 50 μg/L) e o leite humano (3a10 μg/L). Desse modo, diversos pesquisadores se preocuparam em estudar o efeito da ingestão desses alimentos sobre o risco de deficiência ou toxicidade do manganês. Os resultados mostraram que não há indícios de que o leite humano promova a deficiência em manganês e de que o extrato de soja predisponha a um maior risco de toxicidade em bebês. Apesar da ausência de dados sobre a biodisponibilidade de manganês oriundo da ingestão de diversos tipos de leite em neonatos, sabe-se que homens adultos conseguem absorver melhor o manganês do leite humano (8%) do que o do leite de vaca (2%) e do extrato de soja (1 %). • Necessidades nutricionais No Brasil, a média de ingestão de manganês é de aproximadamente 2 mg/ dia, valor semelhante ao obtido em um estudo francês, porém o consumo de manganês em outras regiões do mundo varia de 2 a 6 mg/ dia, com exceção de indivíduos vegetarianos, que costumam ingerir quantidades maiores, podendo chegar a 11 mg/ dia. Apesar de existirem evidências científicas quanto à essencialidade do manganês para os seres humanos, ainda não foram estabelecidas as recomendações de ingestão do elemento, apenas a ingestão adequada (AI) e o limite superior tolerável de ingestão (UL). Para os pacientes que necessitam de nutrição parenteral total (NPT), a Sociedade Americana de Nutrição Parenteral recomenda 0,06 a 0,1 mg/dia para adultos. Já para as crianças em NPTe que pesam até 10 kg, a recomendação é de 1 μg/kg/dia. Cromo • Estrutura e classificação Sendo considerado um mineral-traço ou metal de transição, o cromo se apresenta em valências que variam de -2 até +6. Dessa forma, a atividade biológica, a absorção, a distribuição tecidual e a toxicidade desse metal são conferidas por seu estado de valência. A forma trivalente (Cr3+) é considerada essencial ao organismo, pois atua no metabolismo daglicose, dos lipídios e também do colesterol, além de ser cofator para proteínas de baixo peso molecular, entre elas a substância ligadora do cromo de baixo peso molecular (LMWCr),46 ou cromodulina. A forma hexavalente (Cr6+) é tóxica para os seres humanos em razão de sua capacidade elevada de oxidação e penetração nas membranas biológicas, podendo induzir peroxidação lipídica, causar danos no DNA e morte celular; é considerada, também, carcinogênica. O cromo é encontrado naturalmente em rochas, animais, plantas, solos, gases e poeiras vulcânicas e entra em várias matrizes ambientais, como no ar, na água e nos solos, nas formas trivalente e hexavalente, por meio de uma ampla variedade de fontes naturais e antropogênicas. Ambas as formas podem entrar no meio ambiente como resultado da descarga das indústrias de aço, da galvanoplastia, do curtimento, da oxidação e do tingimento realizados por indústrias químicas. Uma vez liberado no solo, as características físico-químicas desse ambiente determinarão a taxa e a extensão da adsorção da espécie do cromo, assim como as transformações redox microbianas que são consideradas o principal controle ambiental de sua especiação, pois muitas bactérias são capazes de reduzir a forma hexavalente à trivalente por meio de reações enzimáticas ou não. A forma hexavalente, a qual possui níveis de toxicidade muito mais elevados que a trivalente, não é encontrada em alimentos; por isso, destaca- se que o cromo presente em alimentos se apresenta no estado trivalente. Qualquer forma do cromo hexavalente nos alimentos ou na água, como contaminante, também pode ser reduzida a cromo trivalente no ambiente ou por meio do ácido do estômago. • Função O cromo é essencial para a saúde dos seres humanos, pois atua no metabolismo de carboidratos e de lipídios, função relacionada ao mecanismo de ação da insulina. O cromo trivalente parece ter participação na inibição do estresse oxidativo e na produção de citocinas inflamatórias, e a falta desse micro mineral na alimentação pode causar sérias complicações para a saúde, como diabetes e problemas cardiovasculares. Ao contrário do íon trivalente, no estado de oxidação 6, o cromo é considerado um composto mutagênico e carcinogênico em animais. O GTF foi considerado a forma biologicamente ativa do cromo trivalente em razão de sua capacidade de reduzir as concentrações plasmáticas de glicose em ratos diabéticos alimentados com dietas deficientes em cromo, e também por potencializar as funções normais da insulina, incluindo a promoção da entrada da glicose no interior das células. O cromo potencializa a ação da insulina in vitro e in vivo e, de acordo com algumas proposições, a quantidade do metal ligado à cromodulina intracelular influenciará o estímulo à ação da insulina. A cromodulina favorece a sensibilidade à insulina por meio da estimulação da atividade da enzima tirosina quinase do receptor insulínico na membrana plasmática. O sítio de ativação parece estar localizado próximo ou no próprio sítio ativo da tirosina quinase, causando a inibição da enzima fosfotirosina fosfatase (inativador da tirosina quinase). Em resposta ao aumento da glicemia, a insulina é liberada de forma rápida para a circulação e se liga na subunidade de seu receptor, que está localizado na parte externa da membrana plasmática. Isso promove uma alteração conformacional que resulta na autofosforilação dos resíduos de tirosina na subunidade localizada na parte interna da membrana. Essa alteração desencadeia uma série de reações de fosforilação com o objetivo de estimular a translocação dos transportadores de glicose (GLUT) para a membrana plasmática. Vale destacar que o aumento da insulina circulante pode provocar duas situações: maior mobilização do cromo para as células-alvo, mediada pela transferrina; e a mobilização de receptores de transferrina a partir de vesículas intracelulares para se fundirem com a membrana plasmática. Sendo assim, a transferrina saturada com cromo se liga a seus respectivos receptores, e o complexo formado sofre endocitose. Por fim, quatro íons de cromo trivalente se unirão à apocromodulina, tornando-a ativa e, dessa forma, ela se ligará ao sítio ativo no receptor da insulina, completando a ativação do receptor e amplificando o sinal da insulina. Existem evidências de que o cromo também pode desempenhar um papel importante na redução do risco de aterosclerose e de doenças cardiovasculares, por reduzir o acúmulo de placas de gorduras nas artérias e as concentrações de colesterol total, de LDL-c e de triacilgliceróis. Pacientes com intolerância à glicose, diabetes melito e hipercolesterolemia, e também indivíduos idosos costumam apresentar baixas concentrações séricas de cromo. Isso pode demonstrar que o cromo, além de estar ligado ao metabolismo de carboidratos, interfere no metabolismo proteico e lipídico simultaneamente, sendo um nutriente importante para o controle de doenças cada vez mais comuns na população. Suplementos de cromo – ergogênico. • Fonte O cromo está presente nos alimentos na forma inorgânica ou em complexos orgânicos. E amplamente distribuído em diversos tipos de alimentos, porém a maior parte deles contribui com menos de 1 a 2 μg por porção e, ainda, pode haver perdas durante o processamento. As fontes alimentares de cromo trivalente incluem mariscos, ostras, carne, fígado, queijo, grãos integrais, frutas, feijão verde, espinafre e brócolis. Leite e derivados têm pouca quantidade de cromo. O cromo nos suplementos está disponível nas formas de cloreto, nicotinato, picolinato e citrato de cromo. • Necessidades nutricionais Indivíduos com deficiência marginal ou com reservas corporais diminuídas de cromo podem apresentar necessidades maiores, assim como indivíduos com alimentação rica em açúcares simples ou que realizam atividade física extenuante e também em situações de resposta de fase aguda (traumatismo físico, infecção e algumas neoplasias). Nessas situações, os limites superiores de ingestão servem como parâmetro para a reposição de cromo. Em pacientes submetidos à NPT prolongada, os níveis de suplementação intravenosa de 10 a 20 μg/ dia são considerados adequados. Poucos efeitos adversos graves têm sido evidenciados em relação ao consumo elevado de cromo, talvez por isso o Instituto de Medicina dos Estados Unidos não estabeleceu o limite superior tolerável de ingestão (UL) para esse mineral. ATENÇÃO Em geral, a biodisponibilidade do cromo é baixa, e os valores não ultrapassam os 3%. Estudo realizado por Anderson et al. em seres humanos observou que quando as ingestões alimentares diárias de cromo atingiram 40 μg, a absorção aparente, mensurada pela excreção urinária, diminuiu para 0,5% por dia. A vitamina C pode aumentar a absorção do cromo, assim como o oxalato (presente em alguns vegetais e grãos), os aminoácidos e o amido. Acredita-se, ainda, que a niacina também possa ajudar na absorção. Verificou-se em pesquisas realizadas em animais que concentrações elevadas de fitato podem reduzir a absorção. Quantidades elevadas de minerais, como o zinco, o ferro e o vanádio, também podem interferir na absorção do cromo. É difícil avaliar a biodisponibilidade de cromo em seres humanos por causa das baixas concentrações nos tecidos biológicos e da variação na solubilidade dos sais de cromo, sendo sua absorção sensível a reações físico-químicas dentro do trato gastrintestinal. Elementos-traço O termo elementos-traço surgiu na literatura em meados da década de 80, incluindo os compostos cujas necessidades nutricionais eram menores que 1 mg/kg de peso corporal ou inferiores a 50 μg/kg na dieta de animais de laboratório. Por defmição, são os compostos que estão presentes empequenas quantidades, contribuindo com apenas 0,01% do peso corpóreo. São encontrados nos alimentos, no solo, na água e no ar, mas muitas vezes não são detectados em análises laboratoriais em razão de sua pequena proporção no ambiente e nos fluidos corporais. Apesar de geralmente ocorrerem em pequenas quantidades, muitos desses elementos são essenciais para a saúde, participando como grupo prostético de enzimas e metaloproteínas, contribuindo para o bom funcionamento das vias metabólicas. Além disso, auxiliam as funções estruturais e reprodutivas em mamíferos e a regulação homeostática do organismo. Elementos-traço: arsênio, boro, molibdênio, níquel, silício e vanádio. Objetivo 2: Descrever as vitaminas Vitamina A • Estrutura e classificação A vitamina A e seus derivados pertencem a uma classe de compostos relacionados de forma estrutural denominada retinoides. Os retinoides incluem compostos naturais e sintéticos, e contêm uma estrutura de 20 carbonos com um anel cicloexenil substituído (betaionona) e uma cadeia lateral tetraênica com um grupo hidroxila (retinol todo-trans), um aldeído (retinal), um ácido carboxi1ico (ácido retinoico) ou um éster (éster de retinila), no carbono 15, que possuem atividade biológica de retinol. O retinol tem a fórmula empírica C20H30O e contém, em sua estrutura química, o anel betaionona ligado a uma estrutura terpênica. • Função A vitamina A é um micronutriente essencial ao organismo humano e de outros vertebrados, cuja função fisiológica mais conhecida é no processo visual, participando do grupo prostético das opsinas, proteínas sensíveis à luz na retina, sendo a cegueira noturna um dos primeiros sintomas de sua deficiência. Outras funções fisiológicas da vitamina A relacionam-se à integridade dos tecidos epiteliais, à síntese de algumas glicoproteínas, à produção de muco e à resistência às infecções mediada pela ação moduladora da resposta imune. Esta vitamina também age como reguladora e moduladora do crescimento, da diferenciação e da proliferação celular, na regulação gênica, na reprodução e no desenvolvimento embrionário. → Ácido retinoico Além das funções na visão, a deficiência em vitamina A está relacionada com muitos processos fisiológicos, como proliferação e diferenciação celular, espermatogênese, desenvolvimento fetal, resposta imunológica, paladar, audição, apetite e crescimento. O ácido retinoico é inativo na manutenção da reprodução e no ciclo visual, mas promove o crescimento e a diferenciação celular, enquanto o retinol é essencial para a fertilidade de animais. → Vitamina A no cilo visual → Vitamina a e resposta imune • Fonte A vitamina A é encontrada na natureza na forma livre ou esterificada em alimentos de origem animal e em um pequeno número de bactérias. Em sua forma livre (retinol), é quimicamente instável e não é encontrada em grande quantidade em alimentos e tecidos; nestes, está presente na forma de ésteres, sobretudo o palmitato de retinila. As formas retinal e ácido retinoico podem ocorrer nos alimentos em pequenas quantidades, geralmente na configuração todo-trans. Há outra forma de vitamina A pré-formada, o 3-deidrorretinol (também chamado de vitamina A2), que é encontrada em peixes de água doce e anfíbios. Ela pode ser reduzida para retinol in vivo e possui cerca de 30 a 40% da atividade biológica do retinol (vitamina A1). Nos alimentos de origem vegetal, são encontradas as provitaminas A ou os carotenoides. Dos 600 carotenoides presentes na natureza, menos de 10% são fontes potenciais de vitamina A, destacando-se o betacaroteno, quantitativamente o mais importante, além dos alfa e gama carotenos e da criptoxantina. Considerando que a vitamina A não é sintetizada pelo organismo humano, ela deve ser obtida por meio de uma alimentação que seja fonte desse composto. O incentivo ao consumo de frutas, verduras e legumes, em particular frutas da Amazônia, destacando-se abricó (Mammea americana L.), buriti (Mauritiaflexuosa L.), tucumã (Astrocaryum vulgare Mart.) e pupunha (Bactris gasipaes Kunth), com teor elevado de carotenos, deve ser implementado junto à população. A maioria das frutas da região amazônica é ingerida in natura, o que aumenta de forma significativa a biodisponibilidade de seus constituintes. Exceção se faz à pupunha, que deve ser consumida após a cocção, dada a presença dos fatores antinutricionais. Mesmo passando por esse processo, o betacaroteno oriundo da pupunha é altamente biodisponível. Os alimentos que fornecem vitamina A pré- formada na forma ativa são os de origem animal, e as fontes mais ricas incluem fígado, leite e derivados, e ovos. Alimentos de origem vegetal contêm precursores da vitamina A que são os retinoides, particularmente o betacaroteno, com atividade pró-vitamínica A de 100%. • Necessidades nutricionais Vitamina D • Estrutura e classificação A estrutura principal deste grupo é possuir uma unidade de isopropeno que é formada pela abertura de um anel do ciclopentanoperidrofenantreno (colesterol). Os vitâmeros da vitamina D são o ergocalciferol e o colecalciferol. • Função A função clássica da VD é participar do controle da homeostase do cálcio e do fósforo. Quando a ingestão de cálcio é insuficiente, existe uma dificuldade do organismo em manter as concentrações séricas do mineral adequadas. Nessa condição, ocorre um estímulo para a glândula paratireoide secretar seu hormônio (PTH), o qual tem o objetivo de normalizar as concentrações séricas de cálcio, por meio do aumento da reabsorção óssea (liberação de cálcio dos ossos para o sangue), da redução da excreção urinária de cálcio e do aumento da atividade da enzima 1-alfa- hidroxilase nos rins. A l,25(0H)VD formada em nível renal estimula a absorção intestinal de cálcio por meio da interação com seu receptor nuclear VDR presente nos enterócitos. Dessa forma, com o aumento da absorção estimulada pela VD associado ao consumo adequado de alimentos fontes de cálcio, sensores de cálcio presentes na glândula paratireoide reconhecem a normalização das concentrações séricas do mineral e, consequentemente, a concentração de PTH também retorna aos valores normais por retroalimentação negativa (feedback negativo). → Vitamina D e manutenção da massa óssea → Vitamina D e alterações autoimunes → Vitamina D e câncer → Vitamina D e síndrome metabólica • Fonte Humanos podem obter VD a partir de diferentes fontes: exposição solar, alimentação ou suplementos; todavia, a primeira é considerada a forma mais fisiológica e primária no Brasil, em virtude do clima tropical em boa parte de seu território e do fato de, diferentemente de outros países, não haver política de fortificação de alimentos com VD no país. Além disso, existem poucas fontes naturais de VD, com destaque para peixes, cogumelos tipo shitake e gema de ovo. Do ponto de vista químico, existem duas formas de VD (VD2 e VD3). Entretanto, é importante ressaltar que ambas as formas são encontradas nos alimentos e apresentam potencial de suprir a demanda fisiológica. • Necessidades nutricionais Vitamina K • Estrutura e classificação A vitamina K é uma vitamina lipossolúvel que ocorre em duas formas biologicamente ativas: a vitamina K1 (filoquinona) e a vitamina K2 (menaquinona ou MK). A filoquinona, forma mais comum, está presente em legumes de folhas verdes e óleos vegetais, enquanto as MK ocorrem em produtos de origem animal, como carnes, ovos e queijos. Os compostos de vitamina K possuem estrutura de naftoquinona e diferem entre si na cadeia lateral do carbono na posição três. A estrutura exata da vitamina K1 é o composto 2- metil-3fitil-l ,4-naftoquinona, enquanto as MK, que são sintetizadas por bactérias, constituem-seem uma série de vitaminas designadas MK-n, em que o "n" representa o número de resíduos isoprenoides na cadeia lateral. As MK naturais variam de MK-4 a MK-13. Existe, ainda, a menadiona (2-metil-1,4- naftoquinona) ou vitamina K3, que não é um composto encontrado na natureza, sendo, em geral, utilizada como fonte da vitamina para a alimentação animal, convertendo-se facilmente em MK-4 nos tecidos animais, tornando-se biologicamente ativa. • Função O metabolismo da vitamina K era considerado apenas no âmbito de seu papel na regulação da coagulação sanguínea. Entretanto, recentemente, estudos têm demonstrado que essa vitamina possui múltiplas funções que são ligadas à carboxilação do ácido glutâmico (Glu), transformando-o em ácido gama-carboxiglutâmico (Gla), em que a vitamina K atua como cofator. Essa reação de carboxilação (ligação do cálcio com proteínas dependentes de vitamina K) é fundamental para o processo de coagulação sanguínea. O Gla normalmente é distribuído em diversos órgãos e tecidos, apresentando as mais variadas atividades, motivo pelo qual sugere-se que a vitamina K esteja envolvida em várias funções, entre elas, no metabolismo ósseo, e estaria relacionada à diminuição do risco de fraturas na terceira idade. Atualmente, vem crescendo o número de estudos epidemiológicos que enfocam as possíveis relações entre a ingestão de vitamina K e as doenças crônicas não transmissíveis (DNCT), principalmente nas doenças cardiovasculares, na saúde óssea, nos distúrbios metabólicos e no câncer. • Fonte Brócolis, couve-flor, agrião, rúcula, repolho, nabo, alface, espinafre. • Necessidades nutricionais Não há, até o momento, ingestão dietética recomendada (RDA) ou necessidade média estimada CEAR) para a vitamina K. Existe apenas a indicação da ingestão adequada (AI), que é o nível médio da ingestão habitual de filoquinona que se presume ser adequado baseado na observação de grupos de pessoas aparentemente saudáveis. A determinação das recomendações de vitamina K torna-se difícil em razão da síntese bacteriana intestinal de MK. No fígado, as reservas não são mantidas por longo período e a proporção armazenada é diferente para a forma de filoquinona em relação às de MK. Uma deficiência em filoquinona na alimentação leva à deficiência em vitamina K mesmo sem alteração nas concentrações de MK no fígado. A AI de vitamina K, segundo as DRis (Ingestões Dietéticas de Referência), está fixada em 120 e 90 mg/ dia para homens e mulheres, respectivamente. Essa ingestão de vitamina K é considerada segura no que tange sua função na coagulação sanguínea. No entanto, as dúvidas sobre se a ingestão de vitamina K afeta o grau de carboxilação da osteocalcina, os problemas técnicos associados aos exames usuais e as incertezas sobre o significado fisiológico das alterações induzidas pela alimentação impedem que a osteocalcina pouco carboxilada (ucOc) seja utilizada para estimar as necessidades de vitamina K. Vitamina E • Estrutura Para que um composto tenha atividade de vitamina E, ele deve conter um anel duplo (núcleo cromanol), ligado no carbono seis a um grupo hidroxil e no carbono dois a um grupo metil, além de uma cadeia lateral de 16 carbonos. A cadeia lateral dos tocoferóis é saturada, e a dos tocotrienóis é insaturada nas posições 3', 7' e 11'. Os tocoferóis e os tocotrienóis na forma alfa são trimetilados no anel cromanol; na forma beta e gama são dimetilados e na forma delta, são monometilados. Na natureza, a vitamina E ocorre na forma D e, quando sintetizada, é uma mistura das formas D e L. Ambos, tocoferol e tocotrienol, ocorrem como uma variedade de isômeros, sendo os produtos comercialmente disponíveis o acetato ou os ésteres de succinato. • Classificação Lipossolúvel. • Função A principal função da vitamina E é como antioxidante de sistemas biológicos, sendo considerada de importância fundamental na manutenção da integridade da membrana das células, ao proteger ácidos graxos poli-insaturados (AGPI) contra a peroxidação lipídica, os quais são mais vulneráveis em virtude da abundância nas células e da susceptibilidade à oxidação pela presença de grupos metilênicos entre as duplas ligações. Em virtude de sua ação antioxidante, a vitamina E tem papel importante na proteção da saúde geral em condições que envolvem a atuação de radicais livres, tais como: envelhecimento, câncer, doenças cardiovasculares, catarata, diabetes, exercício, hemodiálise, imunidade e infecção, doenças inflamatórias, lesão de isquemia e reperfusão, doença pulmonar, doença neurodegenerativa, pré- eclampsia, doenças de pele e tabagismo. • Fonte Considerando que a vitamina E é sintetizada apenas por plantas, a principal fonte alimentar são os óleos vegetais, estando o alfatocoferol concentrado principalmente nos cloroplastos das células, o que faz com que as plantas verdes contenham mais vitamina E do que as amarelas. Óleos de gérmen de trigo, girassol e cártamo são ricos em alfatocoferol, e óleo de milho e soja, em gamatocoferol. Tocotrienóis podem ser encontrados em alguns tecidos de plantas como frações de farelo e de gérmen. Gema de ovo, fígado e leite contêm tocoferol, porém produtos de origem animal são fontes relativamente pobres dessa vitamina. • Necessidades nutricionais Vitamina C • Estrutura O nome trivial da vitamina C ou ácido ascórbico é L-ascorbato (C6H8O6), sendo 2-oxo-L-treo- hexano-l e 4-lactona-2,3-enediol a denominação química. As principais formas são o L-ascórbico e o ácido deidroascórbico. A vitamina C também recebe as denominações de L-ácido ascórbico, ascorbato e vitamina antiescorbútica. O ascorbato é a forma reduzida da vitamina C, a qual também existe fisiologicamente na forma oxidada, o ácido deidroascórbico. A vitamina C é encontrada na natureza sob duas formas: reduzida ou oxidada (ácido deidroascórbico). Ambas são igualmente ativas, porém a forma oxidada está menos difundida nas substâncias naturais. A transformação do ácido ascórbico em ácido deidroscórbico ocorre de forma natural no organismo e é reversível. • Classificação Hidrossolúvel. • Função Tem a habilidade de perder e captar hidrogênio, com função essencial no metabolismo. Envolvido na síntese de colágeno, cicatrização, recuperação de queimaduras, resposta imune e reações alérgicas, absorção de ferro. Além das ações do ácido ascórbico descritas acima, há evidências de que essa vitamina possa ser importante para a produção de interleucina (IL-18), uma citocina que atua como fator coestimulador para a produção de interferon-gama (IFN-gama) por determinadas células. Foi demonstrado que a expressão elevada dessa citocina se correlaciona com a malignidade de tumores de pele. Nesse sentido, o ácido ascórbico pode ser eficaz na redução do risco de câncer por meio da regulação da produção de IL-18, uma vez que desempenha um papel importante no controle de diversas células cancerosas. • Fonte A vitamina C é amplamente encontrada em frutas e vegetais, incluindo frutas cítricas, goiaba, morango, acerola, batata e brócolis. Em média, uma porção de frutas ou legumes fornece em torno de 30 mg de vitamina C. O leite humano fornece ácido ascórbico suficiente para prevenir o escorbuto em lactentes. Alimentos de origem animal possuem pouca quantidade e os grãos não contêm ácido ascórbico. A vitamina C é considerada a mais instável das vitaminas em alimentos. O teor final da vitamina nos alimentos depende de alguns fatores, uma vez que ela é rapidamente perdida na cocção, por causa de sua solubilidade em água e, além disso, é suscetível à oxidação química e enzimática durante o processamento, armazenamento e cozimento dos alimentos.