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Autora: Profa. Samantha Ottani Rhein Crocco Colaboradoras: Profa. Mônica Teixeira Profa. Carolina Kurashima Nutrição e Biodisponibilidade de Nutrientes Professora conteudista: Samantha Ottani Rhein Crocco Possui graduação em Nutrição pelo Centro Universitário São Camilo (1999); é pesquisadora do Comportamento Alimentar e de Mindfulness; pós-doutoranda em Mindfulness no Centro Mente Aberta da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp); doutora em Nutrição pela Unifesp; mestre e especialista em Nutrição na Adolescência pela Unifesp/EPM. Sua carreira profissional começou em 2001, com pesquisa e intervenção nutricional, atuando também na área da docência, em cursos de graduação e pós-graduação. Dedica-se à Universidade Paulista (UNIP) como professora e supervisora de estágio em Nutrição. © Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) G873n Crocco, Samantha Ottani Rhein. Nutrição e Biodisponibilidade de Nutrientes / Samantha Ottani Rhein Crocco. – São Paulo: Editora Sol, 2021. 152 p., il. Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP, Série Didática, ISSN 1517-9230. 1. Biodisponibilidade. 2. Vitamina. 3. Metabolismo. I. Título. CDU 612.39 U512.77 – 21 Prof. Dr. João Carlos Di Genio Reitor Profa. Dra. Marilia Ancona Lopez Vice-Reitora de Graduação Vice-Reitora de Pós-Graduação e Pesquisa Prof. Fábio Romeu de Carvalho Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças Profa. Melânia Dalla Torre Vice-Reitora de Unidades Universitárias Unip Interativa Profa. Dra. Cláudia Andreatini Profa. Elisabete Brihy Prof. Marcelo Vannini Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar Prof. Ivan Daliberto Frugoli Material Didático Comissão editorial: Profa. Dra. Christiane Mazur Doi Profa. Dra. Angélica L. Carlini Profa. Dra. Ronilda Ribeiro Apoio: Profa. Cláudia Regina Baptista Profa. Deise Alcantara Carreiro Projeto gráfico: Prof. Alexandre Ponzetto Revisão: Ingrid Lourenço Lucas Ricardi Sumário Nutrição e Biodisponibilidade de Nutrientes APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................9 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................9 Unidade I 1 DEFINIÇÕES E CONCEITOS ........................................................................................................................... 11 2 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINA A E ZINCO .................................................................................. 18 2.1 Vitamina A: nomenclatura, estrutura química e função ..................................................... 18 2.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 22 2.2 Zinco: nomenclatura, estrutura química e função ................................................................. 27 2.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 29 2.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 31 3 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINA D, CÁLCIO E FÓSFORO .......................................................... 33 3.1 Cálcio e fósforo: nomenclatura, estrutura química e função ............................................ 33 3.1.1 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 40 4 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINAS K E E .......................................................................................... 46 4.1 Nomenclatura, estrutura química e função .............................................................................. 46 4.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 51 4.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco e outros) ..................................................... 54 Unidade II 5 BIODISPONIBILIDADE DE FERRO E VITAMINAS C, B9 E B12 .......................................................... 60 5.1 Ferro e vitamina C ................................................................................................................................ 60 5.1.1 Nomenclatura, estrutura química e função ................................................................................ 60 5.1.2 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 62 5.1.3 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 67 5.2 Vitamina B9: nomenclatura, estrutura química e função ................................................... 73 5.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 76 5.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 77 5.3 Vitamina B12: nomenclatura, estrutura química e função ................................................ 78 5.3.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 81 5.3.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 83 6 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINAS B1, NIACINA, RIBOFLAVINA E PIRIDOXINA ................ 84 6.1 Vitamina B1: nomenclatura, estrutura química e função ................................................... 84 6.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 85 6.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente,abundante no corpo humano e está presente em concentrações em torno de 1000 g a 1200 g; existe no organismo quase que completamente na matriz óssea (99%), dentro de cristais integrados à molécula de colágeno, e o outro 1% está presente nos fluidos extra e intracelulares. Essencial para a mineralização de ossos e dentes e para a regulação de eventos intracelulares em diversos tecidos, suas ações relacionam-se à formação óssea, à coagulação e à função neuromuscular (AWUMEY; BUKOSKI, 2005). O cálcio presente na fração mineral dos ossos e dentes encontra-se sob a forma de cristais de hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2], estrutura que garante a característica de sustentação associada ao esqueleto. Do total de cálcio presente no organismo humano, 1% está distribuído no sangue, fluido extracelular e tecidos moles, sendo que 50% desse encontra-se na forma ionizada (fração biologicamente ativa), 40% ligado a proteínas não difundíveis, principalmente albumina (fração biologicamente inativa) e os 10% restantes sob a forma de complexos com íons fosfato e citrato (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, 2016b). Cálcio ingerido Cálcio urinário Absorção passiva Secreção endógena Cálcio fecal Cálcio sanguíneo Calcitriol Calcitonina Rim PTH calcitriol PTH calcitriol Calcitonina Osso Absorção ativa Vitamina D Delgado Intestino Grosso Figura 6 – Regulação dos níveis de cálcio no sangue e em tecidos Fonte: Silva, Pires e Cozzolino (2016, p. 615). 34 Unidade I Assim como o cálcio, o fósforo é um elemento abundante na matriz óssea, embora no organismo a maior parte desse mineral não se encontre mineralizado nos tecidos, mas sim disponível na forma de fosfato inorgânico, a forma livre, ou orgânico, a forma covalentemente ligada a açúcares, proteínas e outros componentes celulares (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, 2016b). A forma inorgânica é altamente ionizável e facilmente difusível através das membranas celulares; foi isolado em 1769, pelo químico sueco Carl Scheele, quando este descobriu que o elemento é um dos constituintes do osso, desenvolvendo um método mais simples para sua extração, originado de um processo semelhante à pasteurização (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, 2016b). O conteúdo de fósforo corporal total varia de 600 g a 900 g, que correspondem a cerca de 0,8% a 1,1% do peso corporal total no indivíduo adulto. Desse total, 85% está presente junto ao cálcio na estrutura mineral de ossos e dentes, enquanto o restante está, em sua maioria, localizado nos tecidos moles e em menor proporção no líquido extracelular, sendo que esse constitui-se em apenas 1%. A concentração de fósforo nos tecidos varia de 0,25 mmol a 0,65 mmol (7,8 mg/g a 20,2 mg/g de proteína). Para a adequada manutenção dos níveis circulantes e estoques corporais destes minerais e vitamina, é essencial o consumo de seus alimentos fontes, de forma a atender às recomendações nutricionais. Observe as tabelas a seguir: Tabela 5 – Ingestões de referência para o cálcio, para recém-nascidos, crianças e meninos até 13 anos Estágio de vida AI EAR RDA UL Recém-nascidos 0-6 meses 6-12 meses 200 mg 260 mg – – – 1.000 mg 1.500 mg Crianças 1-3 anos 4-8 anos – 500 mg 800 mg 700 mg 1.000 mg 2.500 mg 2.500 mg Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos – 1.100 mg 1.100 mg 800 mg 800 mg 800 mg 1.000 mg 1.300 mg 1.300 mg 1.000 mg 1.000 mg 1.200 mg 1.200 mg 3.000 mg 3.000 mg 2.500 mg 2.500 mg 2.000 mg 2.000 mg Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos – 1.100 mg 1.100 mg 800 mg 800 mg 800 mg 1.000 mg 1.300 mg 1.300 mg 1.000 mg 1.000 mg 1.200 mg 1.200 mg 3.000 mg 3.000 mg 2.500 mg 2.500 mg 2.000 mg 2.000 mg 35 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Estágio de vida AI EAR RDA UL Gestantes 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos – 1.100 mg 800 mg 800 mg 1.300 mg 1.000 mg 1.000 mg 3.000 mg 2.500mg 2.500 mg Lactantes 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos – – 1.100 mg 800 mg 800 mg 1.300 mg 1.000 mg 1.000 mg 3.000 mg 2.500mg 2.500 mg AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Morais, Cominetti e Cozzolino (2016b, p. 621). Conforme mencionado, ocorrem ajustes corporais a partir dos estágios de vida; no caso da lactação, os valores recomendados de cálcio se elevam para favorecer o enriquecimento do leite materno, nesse caso um nutriente altamente biodisponível nesse alimento. Tabela 6 – Ingestão de referência para o fósforo Estágio de vida EAR (mg/dia) RDA (mg/dia) UL (g/dia) AI (mg/dia) Recém-nascidos 0-6 meses 6-12 meses – – –– –– 100 275 Crianças e adolescentes 1-3 anos 4-8 anos 9-13 anos 14-18 anos 380 405 1.055 1.055 460 500 1.250 1.250 3 3 4 – – – – Adultos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 580 580 580 580 700 700 700 700 4 4 4 3 –––– Gestantes ≥ 18 anos 19-30 anos 31-50 anos 1.055 580 580 1.250 700 700 3,5 3,5 3,5 ––– Lactantes ≥ 18 anos 19-30 anos 31-50 anos 1.055 580 580 1.250 700 700 4 4 4 ––– AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Morais, Cominetti e Cozzolino (2016b, p. 650). 36 Unidade I O fósforo exerce papel estrutural, uma vez que está presente na composição da membrana celular por meio de sua combinação com lipídios, formando os fosfolipídios, que são lipídios constituídos por uma molécula de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos (uma saturada e uma insaturada), um grupo fosfato e uma molécula polar ligada a ele. O esqueleto é o seu principal reservatório desses minerais no organismo, uma vez que abriga, juntamente com os dentes, entre 85% e 99% do total de fósforo e cálcio, respectivamente (SILVA; COZZOLINO, 2016). Podemos encontrar o elemento fósforo no ácido fítico, também chamado de mio-inositol hexafosfato, cuja figura pode ser verificada a seguir. O O O P O O O O R R R R R R OHHO R = * Figura 7 – Estrutura química do ácido fítico Disponível em: https://bit.ly/3rCrDSm. Acesso em: 23 jul. 2021. Considerado um elemento de reserva energética, visto que o fosfato está presente na molécula de adenosina trifosfato (ATP) – principal elemento do metabolismo energético –, apresenta também a capacidade de se associar com metais divalentes (cálcio, ferro, zinco), formando um complexo de baixa solubilidade. Isso acarreta impacto negativo na solubilidade e na biodisponibilidade desses minerais. Para a dissolução dos complexos formados, temos a necessidade de integridade intestinal e consequente secreção das enzimas fitases intestinais, responsáveis pela degradação do ácido fítico (FRANK, 2013). Dando continuidade à discussão sobre os nutrientes em específico, a vitamina D (calciferol), por muitos considerada um pró-hormônio, é sintetizada na pele por via não enzimática, a partir do aquecimento causado pela exposição aos raios UV – radiação B; porém, se a exposição não for suficiente ou adequada, essa vitamina deverá ser suplementada (COZZOLINO, 1997). As formas de vitamina D presentes na natureza são ergocalciferol (D2) e colecalciferol (D3). Porém, para que ela se torne ativa metabolicamente, precisará passar por algumas etapas metabólicas para se transformar em seu metabólito ativo, que é 1,25 (OH)2D3-1,25 dihidroxicolecalciferol, conhecido como calcitriol. 37 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES H3C CH3 CH3 CH3 CH2 Vitamina D2HO CH3 H H H3C CH3 CH3 CH3 CH2 Vitamina D3HO CH2 H H Figura 8 – Estrutura química do ergocalciferol (vitamina D2) e do colecalciferol (vitamina D3) Fonte: Peters e Martini (2014, p. 574). Podemos considerar que o sistema endocrinológico vitamina D é constituído por um grupo de moléculas derivadas do 7-deidrocolesterol, incluindo os precursores da forma ativa e metabólitos, sua proteína transportadora (DBP), seu receptor nuclear (VDR) e as enzimas do complexo do citocromo P450envolvidas nos processos de ativação e inativação dessas moléculas (CASTRO, 2011). O fósforo e a vitamina D são nutrientes cujas funções e metabolismos estão associados. Observem as funções isoladamente: Quadro 4 Fósforo Constituinte dos tecidos moles, possui importante função no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas O grupo fosfato é necessário para a formação dos ácidos nucleicos, sendo, portanto, um constituinte da estrutura do DNA e RNA, com a função de permitir a ligação molecular dos polímeros de desoxirribonucleosídios ou ribonucleosídios, respectivamente Elemento essencial para a produção de compostos fosforilados ricos em energia, como a adenosina trifosfato (ATP); o monofosfato de adenosina cíclico (cAMP); o 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG); a creatinofosfoquinase e o fosfoenolpirúvico Responsável pela fosforilação com consequente ativação ou inativação de diversas enzimas Vitamina D Regulação do metabolismo do cálcio e fósforo por meio do controle dos processos de absorção intestinal e reabsorção renal desses íons O calcitriol também pode atuar em outros tecidos como cérebro, pâncreas e linfócitos Participa da regulação na secreção de insulina, da síntese e da secreção dos hormônios tireoidianos, da modulação da autoimunidade e da síntese de interleucinas inflamatórias, do controle da pressão arterial e da regulação dos processos de multiplicação e diferenciação celular, ou seja, papel antioncogênico Muitos efeitos benéficos ainda estão em estudo, porém, resultados promissores com relação à funcionalidade desta vitamina serão reconhecidos Adaptado de: Cozzolino (1997). 38 Unidade I Com relação ao cálcio, vários são os processos viabilizados por esse mineral: a ativação celular é coordenada por uma ampla gama de mecanismos de sinalização que geralmente envolve o influxo de cálcio para o citoplasma. Para que este ocorra, os canais de cálcio localizados tanto na membrana plasmática quanto nas endomembranas de organelas se abrem. No caso de células excitáveis, como as musculares e nervosas, o fluxo de cálcio é controlado principalmente pelos canais de cálcio, porém a quantidade de cálcio intracelular auxilia para ampliar a sinalização (AWUMEY; BUKOSKI, 2005). A transmissão nervosa mais comum no organismo humano é a sinapse química, a qual envolve a entrada de íons cálcio no terminal sináptico via despolarização da membrana. O fluxo de cálcio para o interior permite que as vesículas sinápticas se movam para locais de liberação da membrana pré-sináptica, esvaziando o seu conteúdo na fenda sináptica, por exocitose. O neurotransmissor difunde-se por meio da fenda para se ligar a proteínas receptoras na superfície da membrana do neurônio pós-sináptico. A quantidade de neurotransmissor liberado está diretamente associada à quantidade de cálcio que entra no terminal. Com relação ao músculo esquelético e o processo de contração muscular, tanto o músculo esquelético quanto o liso sofrem estímulo inicial para a contração via aumento intracelular dos íons cálcio, aumento que pode ser causado, nos diferentes tipos de músculos lisos, por estímulo nervoso, hormonal, estiramento da fibra ou alteração química. A contração se iniciará pela ligação do cálcio à proteína reguladora troponina, no caso do músculo esquelético, e calmodulina, no do músculo liso. Assim como a vitamina K, o cálcio participa ativamente do processo de coagulação sanguínea. A aderência de plaquetas às fibras de colágeno expostas (formação de tampão para cessação do fluxo sanguíneo) e, em um momento posterior, a presença de fragmentos de plaquetas nos trombos (ativados pela trombina e outros agonistas), são estimulados pelo aumento prolongado de íons cálcio. A coagulação do sangue apresenta duas vias distintas que convergem em uma via comum, a fim de gerar os coágulos de fibrina. A presença do cálcio é fundamental para que todo o processo ocorra, uma vez que estimula a liberação de tromboplastina das plaquetas do sangue e age como cofator para conversão da protrombina em trombina, a qual auxilia na polimerização do fibrinogênio em fibrina. No interior das células, o cálcio atua como mensageiro responsável por diversas funções fisiológicas; quando ligado a fosfolipídios e proteínas, é necessário para manutenção e permeabilidade de membranas. Nas células adrenais, é um dos responsáveis pela secreção de hormônios esteroides. Com relação à função de algumas enzimas, o cálcio extracelular pode atuar como cofator na ativação de proteases, fosfolipases e nucleases; se faz necessário como cofator para ativação da lipase pancreática e, alternativamente, se liga aos ácidos graxos de cadeia longa, produzidos durante a lipólise de triacilgliceróis emulsificados, precipitando-os. Identificou-se a provável contribuição do cálcio na redução da eficiência energética devido ao aumento na excreção fecal de ácidos graxos, visto que estes formam sabões insolúveis com o cálcio no intestino, o que favorece a termogênese e a redução da absorção lipídica. Para compreendermos o metabolismo dos três nutrientes no organismo humano, iremos começar pelo metabolismo do cálcio: após o consumo de alimento fonte, o cálcio é absorvido pelo trato digestório por meio de transporte ativo, que ocorre predominantemente no duodeno e jejuno proximal, e por difusão passiva, localizada principalmente no jejuno distal e no íleo (MARTINI et al., 2009) 39 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A diminuição do cálcio plasmático (calcemia) estimula a produção do paratormônio (PTH), o qual aumenta a reabsorção de cálcio no osso, elevando sua concentração na circulação e nos rins, garantindo redução em sua excreção. Adicionalmente, o PTH, assim como a hipocalcemia per se, estimulam a conversão da vitamina D em sua forma ativa, o calcitriol [1,25(OH)2 D3] e a absorção intestinal de cálcio. Tal conjunto de ações garante a normalização das concentrações nos fluidos extracelulares. A calcitonina é outro hormônio envolvido na homeostase do cálcio, porém com efeito hipocalcêmico, principalmente via inibição dos osteoclastos, acarretando redução da reabsorção do cálcio do osso, o que confere proteção contra a perda excessiva durante períodos de alta demanda (DAVEY; FINDLAY, 2013). Com relação ao fósforo, em adultos, aproximadamente 55% a 70% do fósforo total ingerido pela dieta é absorvido e a maior parte dessa absorção ocorre na forma inorgânica, sendo que o fosfato organicamente ligado é hidrolisado no lúmen intestinal à sua forma inorgânica pelas fosfatases intestinais, especialmente a alcalina. A absorção do fósforo depende significativamente do pH intestinal, sendo que o meio ácido da porção mais proximal do duodeno é importante para a manutenção da solubilidade do fósforo, aumentando sua biodisponibilidade. A combinação com cálcio e sódio no intestino, podendo formar fosfatos de sódio, dicálcico ou tricálcico, a combinação com ácido fítico e a ingestão de alumínio a partir de antiácidos diminuem a biodisponibilidade do fósforo. Uma dieta rica em cálcio ou alumínio pode agravar essa situação, no entanto, níveis normais de cálcio não interferem com o processo absortivo. Ca sérico Metabolismo Vit. D Atividade da 1-alfa hidroxilase Absorção intestinal Ca e PO4 calcitriol Tecido ósseo Tumor ósseo Rins Reabsorção fosfato Ca PO4 Ca PO4 Ca [ ] Normal de PO4 Reabsorção fosfato PTH Ca = Cálcio; PO4 = Fosfato; PTH = Hormônio da paratireoide. Figura 9 – Homeostase do cálcio, da vitamina D e do fósforo em condições de hipocalcemia Fonte: Morais, Cominetti e Cozzolino (2016b, p. 643). 40 Unidade I O ser humano necessita manter uma grande concentração de cálcio no esqueleto, e para que esse equilíbrio se mantenha apenas uma fração de cálcio presente no osso chamada de reserva miscível ou permutável estará disponível para o movimento no plasma, sendo que o limite de cálcio que pode ser transportado no sangue é muito limitado. A homeostase do cálcio é regulada pelaação de células cálcio-sensíveis, as quais modulam a produção de hormônios que atuam no esqueleto, no intestino e nos rins (MICHAEL; MACDONALD; ROCHE, 2006). A absorção tanto de cálcio quanto de fósforo chega a ser ótima quando a relação Ca/P é próxima de 1. O fósforo é absorvido em todo o intestino delgado, por transporte ativo no duodeno, num sistema de cotransporte com o íon sódio, enquanto a vitamina D aumenta seu transporte dependente de sódio. Já no jejuno e no íleo, a absorção ocorre por difusão passiva. No plasma, o fósforo é transportado unido a cálcio, magnésio, sódio e proteínas; de forma similar ao cálcio, porém com menor precisão, o fósforo também possui um sistema de regulação de sua concentração no plasma, uma vez que uma situação de hipofosfatemia ocasiona transferência de fosfato do osso para o sangue, a fim de normalizar sua concentração plasmática, sendo que o osso atua como um reservatório desse mineral. Cerca de 200 mg de fósforo são excretados por dia em fluidos do trato gastrointestinal, com reabsorção de cerca de dois terços. Os rins mantêm uma regulação da quantidade de fósforo presente no plasma por meio da capacidade de controlar a quantidade excretada. A maior parte do fósforo que chega ao filtrado glomerular pode ser reabsorvido, sendo que a fração de fósforo do filtrado excretada na urina pode variar de 0,1% a 20%. O hormônio da paratireoide (PTH) retira o fosfato do osso e aumenta a fosfatúria. O PTH bloqueia a reabsorção de fosfato quando este aumenta em relação ao cálcio no sangue. A excreção fecal de fosfato endógeno é estimulada pelo aumento da fosfatemia. A calcitonina, hormônio produzido na tireoide, tem a capacidade de reduzir a concentração de cálcio no sangue, que se acompanha geralmente de hipofosfatemia, agindo como um antagonista fisiológico do PTH por impedir a elevação da calcemia acima dos níveis fisiológicos e inibir a atividade dos osteoclastos, diminuindo a reabsorção óssea. A vitamina D acelera a transferência de fosfato orgânico proveniente dos tecidos moles para fosfato inorgânico no tecido ósseo. 3.1.1 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) Normalmente, o ganho de massa óssea é lento, progressivo e acompanha o crescimento linear, desde o início da infância até o final da adolescência. Quando o equilíbrio entre a formação e a reabsorção óssea é atingido, tem-se o pico dessa massa, o qual indica maturação do esqueleto e tem sido considerado um dos principais determinantes para o risco de fraturas osteoporóticas. A idade em que o pico é alcançado varia de acordo com o sexo, tipo de mensuração, sítio avaliado e maturação sexual, mas parece ocorrer em torno dos 20 anos e representa quase o dobro de massa óssea que será perdida entre os 50 e 80 anos de idade, tornando esse momento bastante crítico (BAXTER-JONES et al., 2011). 41 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A partir da meia-idade, a perda de massa óssea em ambos os sexos ocorre na proporção de 0,5% a 1% ao ano, sendo mais acentuada entre as mulheres na primeira década após a menopausa, atingindo valores de 2% a 3% ao ano. Tal acentuação se dá principalmente pela redução na produção de estrógeno, levando a menor absorção intestinal e reabsorção renal de cálcio e a maior secreção de PTH, intensificando o remodelamento ósseo (MARTINI et al., 2009). Durante a infância e a adolescência, o balanço de fósforo é positivo, permitindo o incremento do tecido ósseo. Na idade adulta, o balanço diário de fósforo é, portanto, dependente da interação entre diversos tecidos, tais como intestino, rins, ossos e tecidos moles, com o líquido extracelular, por meio dos mecanismos de absorção, excreção, mineralização, desmineralização e transporte, mantendo sempre o fósforo dentro de uma faixa estreita de concentração no sangue (MARTINI et al., 2009). Os valores séricos de cálcio total normalmente variam entre 8,5 mg/dL e 10,5 mg/dL (2,12 mmol a 2,62 mmol), e do cálcio ionizado, entre 4,65 5,25 mg/dL e 5,25 mg/dL (1,16 mmol a 1,31 mmol). Quando há variação nas concentrações proteicas, como em casos de desidratação, o cálcio total também varia, porém o cálcio ionizado se mantém estável. Além disso, alterações no pH sanguíneo também podem afetar o equilíbrio do complexo proteína-Ca2+, com a acidose reduzindo a capacidade de ligação e a alcalose aumentando-a (FAVUS; GOLTZMAN, 2008). Alguns constituintes alimentares têm sido sugeridos como facilitadores da absorção de cálcio, sendo a lactose e os oligossacarídeos não digeríveis os componentes mais comumente associados ao aumento da biodisponibilidade. O mecanismo que elucida o efeito positivo da lactose sobre a absorção do cálcio ainda não está bem estabelecido, provavelmente pelo desenho dos estudos, entretanto, quando comparada a glicídios não absorvíveis, como o manitol, ou a carboidratos de elevado peso molecular, como o amido, a lactose parece exercer efeito significante sobre o aumento da absorção de cálcio, efeito que também é associado aos seus componentes monossacarídicos (glicose e galactose). Existem componentes presentes em alguns alimentos capazes de reduzir a biodisponibilidade do cálcio, como o ácido fítico, presente em alimentos ricos em fibras, e o ácido oxálico, encontrado no espinafre e no ruibarbo. O ácido fítico pode prejudicar a absorção do cálcio, porém apenas em fontes concentradas, como farelo de trigo ou grãos secos (MILLER, 1989). Alimentos ricos em ácido oxálico, como o espinafre, apresentavam absorção fracional de cálcio de aproximadamente 5%, enquanto o leite, em quantidades semelhantes, tinha 32% de seu cálcio normalmente absorvido; este reduzido percentual de absorção do cálcio presente em vegetais verde escuros é atribuído à presença de ácido oxálico no alimento, um potente inibidor de absorção dos metais aos quais se ligam covalentemente. Contudo, o status de cálcio no corpo recebe influência de mais alguns fatores como a reserva deste macromineral no osso, a prática de exercícios físicos, a exposição solar, a qualidade da dieta, o fumo, o consumo de bebidas alcoólicas, o uso de determinados medicamentos, a qualidade de sono, o nível de estresse ou mesmo o perfil hormonal (MARTINI et al., 2009). 42 Unidade I Além disso, muitos dos estudos com efeito positivo do cálcio sobre a massa óssea utilizaram tratamento concomitante com a vitamina D. Dessa forma, a adequada ingestão cálcio é fundamental para a manutenção da massa óssea, porém a avaliação dessa adequação deve considerar as diversas variáveis que potencialmente interferem no metabolismo ósseo. O requerimento de cálcio varia conforme a idade e o estado fisiológico, sendo que, em períodos de rápido crescimento, como final da infância e adolescência, a necessidade de cálcio é superior. Nesses períodos ocorre, além do crescimento ósseo, um aumento no depósito mineral até que o pico de massa óssea (por volta da segunda década de vida) seja atingido. Na idade adulta, a formação e reabsorção óssea estão estáveis, assim, a ingestão de cálcio deve ser mantida em torno de 1.000 mg/dia em ambos os sexos. Nas gestantes e lactantes, ocorre maior absorção intestinal, assim, a recomendação deve seguir a relativa à faixa etária. Nos períodos em que a absorção intestinal desse nutriente está diminuída e a taxa de reabsorção óssea aumentada, como nos indivíduos idosos, o requerimento de cálcio novamente se eleva (MARTINI et al., 2009). A principal fonte alimentar de cálcio para a maioria das pessoas é o leite e seus derivados, uma vez que apresentam elevada quantidade do mineral por porção usualmente consumida e são facilmente incorporados à alimentação habitual da população. Porém, recomenda-se que as fontes magras desses alimentos sejam priorizadas em relação às versões gordurosas, uma vez que as quantidades de cálcionão sofrem grande influência. As verduras verde-escuras, como a couve, e alguns frutos do mar, como determinados peixes, são considerados fontes alternativas, mas em geral necessitam que maiores porções diárias sejam ingeridas para que a necessidade possa ser atingida, isto pela elevada presença do fator antinutricional ácido oxálico. Outra questão bastante discutida é qual o melhor sal de cálcio a ser usado na suplementação; estudos sobre a biodisponibilidade de sais de cálcio mostram que o carbonato é o sal com maior porcentagem de cálcio elementar (40%) por peso, quando comparado a 24,1% encontrado no citrato de cálcio, sendo o carbonato de cálcio é o mais empregado como suplemento nutricional ou medicamento. Já com relação à vitamina D, dois compostos exercem atividade de vitamina D: colecalciferol (D3) e ergocalciferol (vitamina D2) obtido a partir de leveduras e de esteróis das plantas. Ao nos expormos à luz solar, os raios UV-B aquecem a pele (epiderme e derme), promovendo a primeira ativação não enzimática do metabolismo da vitamina D: 7 deidrocolesterol em pré calciferol que pelo aquecimento da pele sofrerá isomerização para colecalciferol, com posterior absorção pela circulação sanguínea. Para que a absorção da vitamina D consumida por alimentos seja aumentada, é fundamental a presença de gorduras na dieta, isto porque essa vitamina é lipossolúvel e necessita ser incorporada ao sistema linfático via quilomícron nascente; o principal local de absorção é no intestino delgado (aproximadamente 80% da vitamina consumida). 43 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 7-deidrocolesterol → Pré-calciferol (provitamina D3) → Colecalciferol (vitamina D3) Calcidiol [25(OH)D] Calcitriol [1,25(OH)2D] Alimentação: vitamina D2 e vitamina D3 Figura 10 – Metabolismo simplificado da ativação da vitamina D Fonte: Morais, Cominetti e Cozzolino (2016b, p. 344). O primeiro passo para a ativação da vitamina D será a sua hidroxilação na posição 25, no fígado, derivando desta reação o calcidiol [(25(OH)D)], que é a principal forma de vitamina D circulante, além de ser a principal forma de armazenamento. Essa forma ativa possui uma meia vida no plasma de 10 dias a 3 semanas, demonstrando o status dessa vitamina durante esse período. O calcidiol sofrerá nova hidroxilação no carbono 1 no rim, pela enzima calcidiol 1 hidroxilase; essa enzima pode ser encontrada na placenta, nos ossos, nas glândulas mamárias e nos queratinócitos. A regulação do metabolismo do cálcio acontece no rim, por meio da atividade da enzima calcidiol 1-hidroxilase e a concentração de cálcio e fosfato, via receptor de calcitriol. Quando a calcemia decresce, o hormônio da paratireoide é secretado e consequentemente a atividade da calciciol 1 hidroxilase é aumentada no rim; em situação contrária ocorre a secreção de calcitonina pela tireoide e a redução na atividade enzimática. O calcitriol ou 1,25-dihidroxicolecalciferol no intestino delgado pode promover rápido aumento na absorção de cálcio e fosfato, bem como a resposta mais lenta associada a síntese de calbindina; a atividade da enzima fosfatase, envolvida na digestão e absorção de fosfatos orgânicos sofre influência da topografia da membrana intestinal (MARTINI et al., 2009). A toxicidade aguda do cálcio e da vitamina D podem levar ao quadro clínico de hipercalcemia e/ou hipercalciúria, e a toxicidade crônica, a qual se manifesta de outras formas, incluindo o aumento no risco do desenvolvimento de doenças, como câncer ou doença cardiovascular. A hipercalcemia moderada pode não apresentar sintomas, ou apresentar sintomas inespecíficos, como perda de apetite, náusea, vômito, constipação, dor abdominal, sensação de boca seca e sede. Já a hipercalcemia severa pode se caracterizar por confusão mental, delírio, coma e, se não tratada, levar à morte. Apesar do risco 44 Unidade I para a formação de cálculos renais (litíase renal) ser relacionado à hipercalciúria (elevação do cálcio urinário), essa condição não se associa à ingestão elevada de cálcio, mas sim ao efeito de diminuição de reabsorção renal do íon. A ingestão excessiva de cálcio por via alimentar é muito difícil de ocorrer, sendo mais comumente associada à suplementação do mineral (INSTITUTE OF MEDICINE, 2011). Os valores recomendados para o consumo de vitamina D podem ser observados na tabela a seguir. Tabela 7 – Recomendações de ingestão para vitamina D e valores máximos tolerados de ingestão (UL) Estágio de vida AI EAR RDA UL Recém-nascidos 0-6 meses 6-12 meses 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) – – – 1.000 UI (25µg) 1.500 UI (38µg) Crianças 1-3 anos 4-8 anos – 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 250 UI (36µg) 300 UI (75µg) Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos – 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 800 UI (15µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos – 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 800 UI (15µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) Gestantes 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos – 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) Lactantes 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos – 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 400 UI (10µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 600 UI (15µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) 4000 UI (100µg) AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Silva, Pires e Cozzolino (2016, p. 599). 45 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Com relação ao fósforo, em adultos, a sua concentração total no sangue é de 35 mg/dL a 45 mg/dL, sendo a maior parte em fosfolipídeos de células vermelhas e em lipoproteínas do plasma. Um total de 10% está na forma de fosfato inorgânico, a forma mais rapidamente utilizada pelo organismo, e seus níveis plasmáticos normais variam de 2,5 a 4,5 mg/dL em adultos; 3,5 mg/dL a 6,8 mg/dL em crianças e 4,2 mg/dL a 9,0 mg/dL em lactentes. Indivíduos normais em dieta geral usualmente têm oferta exógena de fósforo acima das quantidades diárias de ingestão recomendadas, devido à ampla disposição desse mineral nos alimentos, somando-se a isso a alta proporção de absorção no intestino. Portanto, são raras as situações de carência de tal mineral decorrente da ingestão alimentar. No entanto, em indivíduos idosos e ainda naqueles que fazem restrição alimentar ou têm alguma condição impedindo a absorção ou aumentando a excreção, não é incomum ocorrer balanço negativo de fósforo. Nas dietas vegetarianas estritas, a maior parte do fósforo está na forma de fitatos, pouco digeridos em humanos devido à ausência da enzima fitase. Alguns alimentos, as bactérias intestinais e o levedo utilizado na fabricação de pães possuem essa enzima para hidrolisar o fósforo do fitato, sendo que esses alimentos e bactérias contribuem para tornar disponível certa quantidade de fósforo para absorção no trato gastrointestinal. No alcoolismo crônico, a diminuição da ingestão alimentar e da absorção, assim como o aumento da excreção urinária de fósforo, são fatores que contribuem para a deficiência nessa condição. A hipofosfatemia ocorre em 28,7% dos pacientes hospitalizados e em estado grave. Geralmente, está associada a outras situações clínicas patológicas, tais como aumento da excreção de fósforo pelo diabetes mellitus cronicamente descompensado (em cetoacidose); afecções intestinais que dificultam a absorção (espru tropical e doença celíaca); inanição e subnutrição proteicoenergética;má absorção (síndrome do intestino curto); perdas renais excessivas (por disfunção tubular); hiperparatireoidismo primário; transtorno do balanço cálcio-fósforo por raquitismo ou osteomalácia; reação de fase aguda devido a traumas, infecções graves e sepse; uso crônico de antiácidos contendo magnésio e alumínio, que formam complexos insolúveis; síndrome da realimentação. A síndrome da realimentação cursa com hipofosfatemia, hipomagnesemia, hipocalemia, alterações do metabolismo da glicose, hipovitaminoses e distúrbios do balanço hídrico. Trata-se de uma condição potencialmente letal, que ocorre em pacientes desnutridos realimentados por via oral, enteral ou parenteral. Esse mecanismo ocorre após um período de ingestão calórica insuficiente, em que a perda de massa magra, água e minerais leva a uma depleção de fósforo. Quando se administra a terapia nutricional nessas condições, o aumento da liberação de insulina força um desvio de fósforo, potássio e magnésio para o meio intracelular, e o concomitante aumento do anabolismo em nível tecidual aumenta a demanda intracelular de água, glicose, fósforo e potássio. As sínteses de ATP, 2,3-difosfoglicerato e creatinofosfoquinase também contribuem para a hipofosfatemia. A sobrecarga de carboidratos leva à retenção de sódio e líquidos, e o paciente evolui com edema, dispneia e insuficiência cardíaca. Os pacientes de risco para desenvolver a síndrome são os marasmáticos ou com kwashiorkor, aqueles em jejum por mais de 7 a 10 dias com evidência de estresse ou depleção, os obesos em pós-operatório de cirurgia bariátrica, os alcoolistas, os portadores de anorexia nervosa, depressão, disfagia, diarreia e/ou vômitos, e indivíduos que estão em tratamento quimioterápico ou em uso de sucção gástrica. 46 Unidade I A natureza é tão rica em fósforo, que indivíduos saudáveis em dieta geral usualmente têm oferta exógena acima das quantidades diárias de ingestão recomendadas. Em geral, alimentos ricos em proteína também possuem grandes quantidades de fósforo. Boas fontes desse mineral são carnes, aves, pescados, ovos, vísceras, leite e derivados, leguminosas, oleaginosas e cereais integrais. Entretanto, a cobertura externa de grãos de cereais e leguminosas é rica em ácido fítico, que pode se unir a alguns minerais formando compostos insolúveis. Saiba mais O artigo a seguir apresenta mais informações sobre as DRIs de cálcio e de vitamina D. INSTITUTE OF MEDICINE. Dietary reference intakes for calcium and vitamin D. Washington, DC: The National Academies Press, 2011. 4 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINAS K E E 4.1 Nomenclatura, estrutura química e função A vitamina K foi descoberta em 1929, por Henrik Dam, ao estudar galinhas que desenvolviam quadros hemorrágicos em decorrência de uma dieta livre de gorduras; na década de 1930, o mesmo pesquisador identificou que esses sintomas eram aliviados pela ingestão de um composto solúvel em gorduras ao qual atribuiu o nome de vitamina K, de “koagulation”. Desde então, esta vitamina ficou vastamente conhecida por sua atuação como coenzima na síntese da forma biologicamente ativa de uma série de proteínas envolvidas na coagulação do sangue. [ ]* Número de resíduos isoprenoides das cadeias Filoquinona O * 3 Menadion O O Menaquinona-7 O O * 6 Figura 11 – Estruturas das formas biologicamente ativas da vitamina K Fonte: Dôres (2010, p. 208). 47 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Mais recentemente, o seu papel no metabolismo ósseo foi reconhecido, juntamente a outras funções potenciais da vitamina K, na manutenção da saúde humana, inclusive o seu papel enquanto agente de prevenção tem sido acompanhado por um número substancial de estudos dedicados a definir os papéis da vitamina K na prevenção de doenças crônicas, incluindo a osteoporose e a doença cardiovascular. Os compostos com atividade de vitamina K possuem como estrutura principal um anel 2-metil-1,4 naftoquinona e podem ocorrer em plantas (filoquinona), sintetizados pelas bactérias intestinais (menaquinonas), ou ainda de forma sintética (menadiona). O início do processo de coagulação depende da exposição a lesões estruturais (injúria vascular) ou alterações bioquímicas (liberação de citocinas). Qualquer que seja o evento desencadeante, o início da coagulação faz-se mediante expressão do seu componente crítico, o fator tecidual (FT), e sua exposição ao espaço intravascular. O FT é uma glicoproteína de membrana que funciona como receptor para o fator VII da coagulação. A formação do coágulo de fibrina envolve a ação de proteases plasmáticas e seus cofatores, que culminam na gênese da enzima trombina, cuja ação está ligada à conversão do fibrinogênio solúvel em fibrina insolúvel. A vitamina K atua como um cofator para a reação de carboxilação, tendo como resultado a ligação das proteínas de coagulação ao cálcio, permitindo assim a interação com os fosfolipídios das membranas de plaquetas e células endoteliais, o que, por sua vez, possibilita o processo de coagulação sanguínea normal. Observe na figura que para que ocorra a gamacarboxilação do ácido glutâmico (Glu), precisa viabilizar a atividade biológica das proteínas dependentes de vitamina K; esta é reduzida à hidroquinona e é oxidada pela ação da enzima carboxilase, dando origem à forma 2,3-epoxi (KOHLMEIER et al., 1996). Esse metabólito é convertido novamente à sua forma ativa pela ação da vitamina K epóxido redutase, completando o ciclo da vitamina K. A ação da epóxiredutase é inibida por cumarínicos como a varfarina, diminuindo a quantidade de hidroquinona disponível e limitando o processo de carboxilação. Proteínas precursoras Carboxilase Vitamina K Resíduo glutami Resíduo gama carboxi glutâmico (GLA)(GLU) CH2 CH2 HC- COO COO CO2 O2 CH2 Proteínas completas Figura 12 – Reação de carboxilação, dependente da enzima carboxinase Fonte: Dôres (2010, p. 208). Os alimentos fontes da vitamina K são hortaliças e óleos vegetais, os quais representam a fonte predominante da vitamina. As menaquinonas tipo 4 a 9 encontram-se em baixas concentrações em alimentos tais como carne de frango e certos tipos de queijos (ELDER et al., 2006). A menaquinona-7 é 48 Unidade I encontrada em grandes quantidades em leguminosas, especificamente na soja fermentada, que é um alimento tradicional no Japão (KAMAO et al., 2008). A filoquinona está presente em folhas de chá e grãos de café; logo, as infusões não são fontes tão relevantes como se pensava. Observação Carboxilação: é a reação em que CO2 e H2O reagem com a ribulose 1-,5-bifosfato (molécula de 5 carbonos), gerando duas moléculas de 3-fosfoglierato (com 3 carbonos cada). Existem sete proteínas (fatores II, VII, IX, e X e proteínas C, S e Z) envolvidas no processo de coagulação do sangue que requerem ativação pela vitamina K (SUTTIE, 1995). Desta forma, a vitamina K atua como cofator da enzima para diversas proteínas presentes no osso, especialmente a osteocalcina; a vitamina D em sua forma ativa regula indiretamente esse processo, uma vez que capacita a participação do cálcio no processo. Existem atualmente diversas evidências de que a vitamina K é importante tanto no desenvolvimento precoce do esqueleto quanto na manutenção do osso maduro sadio. Uma segunda proteína isolada do osso e estruturalmente semelhante à osteocalcina, a proteína Gla da matriz, também é dependente de vitamina e seu papel fisiológico não é conhecido. Nas placas ateroscleróticas, encontra-se outra proteína Gla, denominada proteína Gla da placa, a qual parece evitar o endurecimento e a mineralização da parede arterial. O desenvolvimento de melhores métodos para análise de vitamina K tem aumentado consideravelmente a percepção sobre a importância relativa das suas diferentes formas na dieta e da sua contribuição para o tecido hepático versus o não hepático; estas pesquisas buscam reconhecer a extensão da reação de carboxilação em proteínas dependentes de vitamina K e uma reflexão acerca de suadose diária recomendável ou seja, se esta é suficiente para a manutenção funcional da hemostasia, uma vez que a carboxilação ineficiente ou insuficiente de pelo menos uma proteína não relacionada à coagulação é frequentemente observada na população em geral. O papel da vitamina K na aterosclerose foi levantado quando proteínas que contêm resíduos de Gla foram isoladas a partir de placas ateroscleróticas endurecidas, com posterior identificação das proteínas osteocalcina e matriz Gla (WALLIN; HUTSON, 2004). Outra vitamina lipossolúvel de extrema relevância na saúde cardiovascular é a vitamina E, principal antioxidante da membrana celular, ela é capaz de inibir a ação das espécies reativas de oxigênio (EROs), evitando a propagação da reação de peroxidação lipídica e consequente risco cardiovascular e o estresse oxidativo. O estresse oxidativo é definido como o desequilíbrio entre a produção e a neutralização das espécies reativas do oxigênio (ERO), podendo ocorrer pelo excesso de produção de ERO e/ou pela deficiência nos 49 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES mecanismos antioxidantes; os mecanismos envolvidos no estresse oxidativo não são completamente estabelecidos, mas sabe-se que uma das consequências é a indução na apoptose e morte em vários tipos celulares, além de anomalias na fertilização e no desenvolvimento embrionário pré e pós-implantação (BARBOSA et al., 2010). O termo vitamina E se refere ao conjunto de 8 compostos homólogos, de ocorrência natural, produzidos pelas plantas. Vitamina E é a denominação genérica de oito compostos lipossolúveis, cada um dos quais com atividades biológicas específicas, sendo que o a-tocoferol é o mais potente antioxidante. Os tocoferóis (β, α, δ e γ), possuem cadeia lateral saturada e os tocotrienóis (β, α, δ e γ), possuem cadeia lateral insaturada com 3 duplas ligações; embora essa vitamina ocorra de forma natural na natureza, pode ser sintetizada a partir da mistura de isômeros de ocorrência natural. Os compostos de vitamina E utilizados para a fortificação e suplementação devem ser mais estáveis, por isso ocorrem na forma de ésteres como acetato. R1 Tocotrienóis 3' 7' 11' HO CH3 OR2 5 1 2 6 TocoferóisR1 4' 8' HO CH3 R2 5 1 2 6 O Figura 13 – Estrutura química de tocoferóis e tocotrienóis Fonte: Sampaio e Zúccari (2016, p. 20). Esta vitamina foi descoberta em 1922, por Evans e Bishop, que, ao estudarem infertilidade em ratas, observaram que os animais com dieta à base de gordura suína apresentavam reabsorção fetal. Quando o gérmen de trigo era incluído na dieta, a síndrome de reabsorção fetal não era observada – esta síndrome foi associada à deficiência de um componente ativo, o qual foi denominado vitamina E, identificando também que a sua manifestação é rara em humanos. O interesse cada vez maior por essa vitamina se dá pelas funções que desempenha no organismo como agente antioxidante, envolvido no retardo do envelhecimento e na proteção a doenças crônicas não transmissíveis, bem como as neurodegenerativas como Parkinson, Alzheimeir e demência (FARINA et al., 2017). Outros estudos têm pesquisado o efeito desta vitamina da degeneração macular, doença renal, esteatose hepática não alcóolica, também pelo seu papel antioxidante. 50 Unidade I A principal função da vitamina E é atuar como antioxidante lipídico não enzimático, principalmente na proteção sobre os peróxidos de hidrogênio e superóxidos, que são formados no metabolismo oxidativo normal. Dessa forma a ação das EROs nos ácidos graxos polinsaturados, nas membranas celulares, nas proteínas e nos ácidos nucleicos pode ser minimizada. Esse mecanismo de ação justifica o papel essencial da vitamina E na prevenção do câncer; uma vez que o DNA seja oxidado, aumentamos o risco para o desenvolvimento desta doença. Tabela 8 – Ingestões de referência para a vitamina E Idade AI (mg/dia) EAR (mg/dia) RDA (mg/dia) UL (mg/dia) 0-6 meses 4 7-12 meses 5 1-3 anos 5 6 200 4-8 anos 6 7 300 9-13 anos 9 11 600 14-18 anos 12 15 800 19 a > 70 anos 12 15 1.000 Gestação 12 15 800 Lactação 16 19 800 Fonte: Cohen, Silva e Vannucchi (2010, p. 5). Tabela 9 – Ingestões de referência para a vitamina K Idade Mulheres (µg vit. K/dia) Homens (µg vit. K/dia) 0-6 meses 2,0 7-12 meses 2,5 1-3 anos 30 4-8 anos 55 9-13 anos 60 60 14-18 anos 75 75 19-30 anos 90 120 31-50 anos 90 120 50-70 anos 90 120 > 70 anos 90 120 Gestação ≤ 18 anos – 19-30 anos 90 – 31-50 anos 90 – Lactação ≤ 18 anos 75 – 19-30 anos 90 – Fonte: Institute of Medicine (2001, p. 402). 51 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 4.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Com relação ao metabolismo, iniciando a nossa discussão com a vitamina K, a sua principal forma na dieta é a filoquinona, absorvida no jejuno e íleo em um processo que depende do fluxo normal de bile e suco pancreático e é potencializada pela gordura da dieta. A filoquinona absorvida é secretada em vasos linfáticos como um componente de quilomícrons e entra na circulação sob essa forma. A filoquinona circulante está presente nas frações das lipoproteínas de muito baixa densidade (VLDL) ricas em triacilgliceróis e quilomícrons. Sobre a distribuição das isoformas de lipoproteínas ApoE, condição que nos permite compreender que a vitamina K entra no fígado por meio da endocitose de quilomícrons remanescentes, as lipoproteínas ricas em triacilgliceróis são as principais carreadoras de filoquinona, transportando 83% da filoquinona plasmática (SUTTIE, 1995). As vitaminas K2 (menaquinona) e K3 (menadiona) são absorvidas por difusão na porção distal do intestino delgado e no cólon. É importante enfatizar que as menaquinonas não competem com a filoquinona para absorção. Na célula da mucosa intestinal, as vitaminas K1 e K2 ligam-se aos quilomícrons e são transportadas ao fígado por via linfática, necessitando de bile e suco pancreático para máximo aproveitamento. O intestino humano contém uma grande quantidade de bactérias produzindo menaquinonas, mas a sua contribuição para a manutenção do estado nutricional da vitamina K tem sido difícil de avaliar (SUTTIE, 1995; BORTOLI; BANDEIRA; COZZOLINO, 2016). Embora o conteúdo seja extremamente variável, o fígado humano contém cerca de 10 vezes mais vitamina K como uma mistura de menaquinonas do que como filoquinona. O fígado acumula rapidamente a filoquinona ingerida e contém a maior concentração no organismo, pelo seu turnover hepático ser rápido, as reservas hepáticas desta vitamina esgotam-se rapidamente, acentuando a situação de carência quando a ingestão de vitamina K é limitada (SUTTIE, 1995). O músculo esquelético contém pouca quantidade filoquinona, podendo estar em maiores concentrações no coração e outros tecidos; o total de vitamina K no organismo é de cerca de 100 a 200 nmol (50-100 μg), sendo rapidamente catabolizada e excretada pelo fígado, sobretudo pela bile, e uma pequena quantidade aparece na urina. Os metabólitos principais de filoquinona e menaquinonas são conjugados de ácidos glucurônicos que resultam da oxidação da cadeia lateral (BORTOLI; BANDEIRA; COZZOLINO, 2016). O turnover no fígado é rápido e as reservas hepáticas esgotam-se rapidamente quando a ingestão de vitamina K é limitada. As menaquinonas de cadeias longas, MK-7 e MK-9, estão também associadas à LDL, e aparentemente a MK-4 pode ser encontrada nos triacilgliceróis, LDL e HDL; logo, as menaquinonas possuem diferentes vias metabólicas (BORTOLI; BANDEIRA; COZZOLINO, 2016). Com relação à vitamina E, o seu metabolismo também está associado ao metabolismo das lipoproteínas, uma vez que o α tocoferol, o composto com atividade de vitamina E mais ativo, será incorporado nas VLDLs. 52 Unidade I As VLDL (lipoproteínas de muito baixa densidade), são produzidas no fígado e se caracterizam pelo seu alto conteúdo de triacilgliceróis. A apoproteína principal é B-100, mas contém também apo C-II e apoE na sua superfície. A principal via de acesso dos lipídios e vitaminas lipossolúveis à circulação sanguínea é o metabolismo exógeno das lipoproteínas; logo, por meio da formação dos quilomícrons, partículas formadas no intestino, onde a apo B-48 se combina com os lipídios por ação da proteína microssomal de transferência (MTP). Após a refeição, esses quilomícrons são eliminados nos vasos linfáticos, passam pelo ducto torácico e adentrando na circulação sistêmica. Esses quilomícrons são as maiores lipoproteínas e são liberadas no plasma num tempo de aproximadamente 60 minutos após a ingestão de gordura; usualmente removidos da circulação nas 6 a 8 horas seguintes. Durante a formação dos quilomícrons, as vitaminas lipossolúveis são incorporadas em sua estrutura e levadas até o fígado; local em que especificamente a vitamina E será incorporada na VLDL – colesterol (SALES; PELUZIO; COSTA, 2003). Durante o metabolismo das lipoproteínas, as VLDL passam a ser classificadas como IDL (lipoproteínas de densidade intermediária), que têm uma meia-vida curta. Essas partículas seguem dois caminhos: cerca de dois terços das IDL podem ser captados no fígado e degradados em seus componentes; o terço restante sofre ação da lipase hepática, formando a LDL. Tanto a LDL como a IDL são retiradas da circulação pelos receptores celulares B100/E, existentes principalmente no fígado (SALES; PELUZIO; COSTA, 2003). Na figura a seguir fica clara a origem e a composição de colesterol esterificado e de triacilglicerol em cada uma das lipoproteínas plasmáticas. Lipoproteínas do plasma Proporção dos componentes Ácidos Ácidos Tamanho HD L LD L VL DL Qu ilo m íc ro ns 0,96 1,006 1,019 1,063 70 nm 40 nm 20 nm 10 nm Densidade gm/ml 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Triacilglicerol ou triglicérides Fosfolipídios Ésteres de colesterol Colesterol Proteínas 1,21 1µm Figura 14 – Esquema comparativo das lipoproteínas: o tubo de ensaio à esquerda representa a distribuição após ultracentrifugação. Os quilomícrons são os maiores e mais leves devido à alta proporção de lípides, especialmente triglicérides. À medida que o tamanho da partícula diminui aumenta a densidade, porque a proporção relativa de proteínas (apoproteínas) aumenta Disponível em: https://bit.ly/3zEFM4h. Acesso em: 23 jul. 2021. 53 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Quando ocorre a condição de estresse oxidativo, as EROs tendem a oxidar as ApoB presentes no LDL-Col, favorecendo a condição de lipoxidação e posterior aterogênese; em presença de vitamina E nestas lipoproteínas, os efeitos deletérios deste “ataque” serão minimizamos, uma vez que essa vitamina protegerá as camadas lipídicas desse processo oxidativo. O processo de absorção da vitamina E ainda não está completamente esclarecido, e aparentemente as oito formas podem ser absorvidas pelas células intestinais sendo o intestino delgado o principal local de absorção, com dependência direta da secreção de bile e da formação de micelas; os ésteres de colesterol precisarão ser hidrolisados e sequencialmente ocorrerá a absorção por difusão passiva. No fígado o α tocoferol participará do metabolismo das lipoproteínas por meio da fração VLDL – Col e poderá ser acumulado em tecidos extra-hepáticos com a finalidade de exercer a sua função antioxidante (COZZOLINO, 1997). Observe a figura a seguir: Matriz alimentar Micelas mistas 4 3 Difusão passiva Complexo de Golgi Quilomícrons 7 9 10 8 6 Gotas lipídicas Retículo endoplasmático 115 1 - Receptor tipo espécie B 2 - Molécula CD 36 3 - Transportador intracelular de colesterol 4 - Via putativa 5 - Lisossomo 6 - Via putativa 7 - Apo AI sinalizadora 8 - Via putativa 9 - Apolipoproteína A I 10 - HDL Col 11 - Proteína transportadora 1 2 Figura 15 – Processo Via putativa de absorção da vitamina E Fonte: Reboul (2019, p. 418). 54 Unidade I Após o consumo dos alimentos fonte e a incorporação da vitamina nas micelas, ela pode ser absorvida por meio de transporte passivo (a favor do gradiente de concentração) ou por transporte indireto por meio de proteínas de ligação na membrana (SR-BI, CD36 e NPC1L1). Uma fração da vitamina E pode ser efluxada de volta ao lúmen intestinal via transportadores da membrana apical; a vitamina E intracelular pode estar associada a lipídios gotículas, lisossomos ou proteínas de ligação. A maior fração da vitamina E é secretada na linfa em quilomícrons nascentes, enquanto uma menor parte também pode ser secretada via apoA-I. 4.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco e outros) Alguns fatores podem interferir no estado nutricional relacionado à vitamina K, como doenças que interferem na absorção gastrintestinal, incluindo atresia biliar, fibrose cística, doença celíaca e síndrome do intestino curto (SAVAGE; LINDENBAUM, 1983), a ingestão insuficiente das fontes dessa vitamina, o uso de anticoagulantes cumarínicos, a nutrição parenteral total (NPT) e a ingestão de megadoses de vitaminas A e E. A partir de dados representativos sobre o consumo dietético de indivíduos sadios identificou-se que os requerimentos de vitamina K para a adequada carboxilação de proteínas extra-hepáticas parecem ser maiores do que para os fatores de coagulação no fígado. Como todas as vitaminas lipossolúveis, a disponibilidade da vitamina K sofre a influência da forma de preparo do alimento. Na tabela a seguir é possível identificar os alimentos com maior concentração da vitamina K na forma de filoquinona, no alimento cru. Tabela 10 – Alimentos fonte de vitamina K Faixas de concentração por 100 gramas de alimento (em g) 0,1-1 1-10 10- 100 100- 1000 Abacate (1,0) Maçã (6) Fava (10) Brócolis (179) Bananas (0,1) Farelo de trigo (10) Repolho roxo (19) Couve-de-bruxelas (147) Carne, bife (0,8) Pão integral (2) Couve-flor (31) Repolho (339) Pão branco (0,4) Manteiga (7) Pepino (21) Salsa (548) Frango, coxa (0,1) Cenoura (6) Ervilhas (34) Espinafre (380) Óleo de coxa (0,5) Vários queijos (2-6) Óleo de oliva (80) Agrião (315) Bacalhau fresco (que é fonte de radicais livres; dessa forma, a necessidade da vitamina E torna-se reduzida em presença do selênio. Com relação à vitamina E, embora seja representada por uma família de oito compostos, o α-tocoferol e o α-tocotrienol são aqueles com maior atividade biológica. Para que eles sejam absorvidos, assim como todas as vitaminas lipossolúveis, será necessária a presença e ação dos sais biliares para a consequente formação de micelas e associação aos quilomícrons nascentes nos enterócitos para posterior transporte pela linfa. Neste caso, a presença de gorduras na dieta contribuirá com a maior solubilidade e biodisponibilidade da vitamina E (MOURÃO et al., 2005). 56 Unidade I Resumo A compreensão acerca do conceito de biodisponibilidade dos nutrientes é essencial para a atuação do nutricionista, independentemente de sua área de atuação. Para a sua aplicabilidade, devem-se levar em consideração as variáveis conhecidas como endógenas ou intrínsecas, aquelas que se correlacionam ao indivíduo e às suas particularidades, enquanto as variáveis conhecidas como exógenas ou extrínsecas são aquelas que recebem influência do ambiente, incluindo a alimentação. Os alimentos fornecem nutrientes e estes são classificados como macronutrientes (carboidrato, proteína e lipídio) com função energética e de crescimento, formação e síntese e como micronutrientes – que são as vitaminas e os minerais. As vitaminas são classificadas como lipossolúveis (A, D, E e K) e hidrossolúveis (vitamina C e vitaminas do complexo B), ao passo que os minerais são classificados como macro e microminerais. O livro-texto se concentra no estudo das vitaminas e minerais, bem como em suas funções metabólicas, interações, alimentos fonte e recomendação de quantidades diárias recomendadas. Existe, ao longo de todas as vias metabólicas, uma inter-relação entre os nutrientes, e estas podem potencializar ou prejudicar o aproveitamento dos nutrientes, bem como o desempenho de suas funções. Um exemplo dessa associação pode ser descrito com relação à vitamina E e à vitamina C, situação em que o ácido ascórbico (vitamina C) protege a vitamina E da ação degenerativa das espécies reativas de oxigênio ou radicais livres. O ferro e o cálcio são dois minerais que competem pelo mesmo sítio ou “canal” de absorção e, dependendo da quantidade e da condição em que os dois nutrientes são consumidos, essa interação de caráter negativo ocorrerá. Outro aspecto importante de nossa disciplina é conhecer as funções complementares existentes entre os nutrientes como a que ocorre, por exemplo na constituição dos nossos ossos ou dentes, em que automaticamente lembramos a vitamina D e o cálcio; mas outros nutrientes, como a vitamina K, o magnésio e o fósforo também terão relevância na construção e na manutenção de nossa densidade mineral óssea. A saúde intestinal é outro aspecto que precisa de atenção especial, uma vez que alguns nutrientes como a vitamina B12 e vitamina K são produzidos no ambiente intestinal, além de serem obtidos pela alimentação, e todo o processo de absorção ocorre nesse órgão. Uma atenção especial ao funcionamento do intestino, aspecto das fezes e fatores de digestão 57 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES são elementos essenciais durante a investigação e atenção alimentar e nutricional para o correto aproveitamento da dieta planejada. Esses são alguns dos vários aspectos que aprofundamos neste material e que a seguir serão apresentados para os demais nutrientes, ainda sem descrição. Exercícios Questão 1. Leia o texto a seguir. Recentes pesquisas experimentais e clínicas têm reforçado a importância do zinco na saúde humana. O zinco possibilita várias funções bioquímicas, pois é componente de inúmeras enzimas, entre elas, álcool desidrogenase, superóxido dismutase, anidrase carbônica, fosfatase alcalina e enzimas do sistema nervoso central. Participa na divisão celular, na expressão genética, nos processos fisiológicos como crescimento e desenvolvimento, na transcrição genética e na morte celular. Age como estabilizador de estruturas de membranas e componentes celulares, além de participar da função imune e desenvolvimento cognitivo. MAFRA, D.; COZZOLINO, S. M. F. Importância do zinco na nutrição humana. Revista de Nutrição, v. 17, n. 1, p. 79-87, Campinas, 2004. Adaptado. Considerando os fatores envolvidos no metabolismo do zinco, avalie as afirmativas. I – A presença dos aminoácidos cisteína e histidina nos alimentos que compõem a refeição tem efeito positivo na absorção do zinco pelo organismo. II – O fitato presente nos alimentos aumenta a biodisponibilidade de zinco. III – Um dos sinais clínicos de deficiência de zinco é a cegueira noturna, provocada pela dificuldade no transporte de vitamina A. É correto o que se afirma em: A) I e II, apenas. B) I, apenas. C) II e III, apenas. D) I e III, apenas. E) I, II e III. Resposta correta: alternativa D. 58 Unidade I Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: os aminoácidos cisteína (C3H7NO2S) e histadina (C6H9N3O2) favorecem a solubilidade do zinco, o que gera efeitos positivos na sua absorção pelo organismo. Vale destacar que a Crip (proteína intestinal rica em cisteína), presente na mucosa intestinal, liga-se ao zinco com a função de ser um carreador intracelular, o que resulta em aumento da sua velocidade de absorção. II – Afirmativa incorreta. Justificativa: o fitato (ou ácido fítico) diminui a biodisponibilidade de zinco. O fitato apresenta carga negativa, com forte potencial para se ligar eletronicamente a cátions bivalentes como o zinco e, com isso, impedir sua absorção. III – Afirmativa correta. Justificativa: a proteína ligadora de retinol é responsável pelo transporte da vitamina A do fígado para os tecidos alvos e é dependente de zinco. Assim, a deficiência de zinco provoca dificuldade no transporte de vitamina A e, consequentemente, cegueira noturna. Questão 2. Leia o texto a seguir. O cálcio (Ca) dietético é fundamental para a saúde óssea. Tanto o teor quanto a biodisponibilidade do elemento nos alimentos devem ser considerados. O cálcio é absorvido principalmente no jejuno, e o pH baixo parece favorecer sua absorção, que é maior no crescimento, na gestação/lactação e na carência de Ca ou fósforo (P), e menor no envelhecimento. BUZINARO, E. F. et al. Biodisponibilidade do cálcio dietético. Arquivos Brasileiros de Endocrinologia e Metabologia, v. 50, n. 5, p. 852-861, São Paulo, 2006. Adaptado. Considerando os fatores que estão envolvidos na absorção de cálcio, avalie as afirmativas. I – Os alimentos com maior quantidade de cálcio e que promovem a sua melhor absorção são os laticínios bovinos. II – A absorção de cálcio pode ser dividida em duas: uma ativa (dependente de vitamina D) e outra passiva. III – Alimentos com alto teor de oxalato, como o espinafre, diminuem a biodisponibilidade de cálcio. IV – Alimentos ricos em fitato não influenciam a absorção de cálcio. 59 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES É correto o que se afirma em: A) I, II e IV, apenas. B) I e III, apenas. C) I, II e III, apenas. D) I e IV, apenas. E) I, II, III e IV. Resposta correta: alternativa C. Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: alimentos lácteos, como o leite de vaca e o iogurte, são fontes de cálcio e possibilitam maior absorção do mineral. II – Afirmativa correta. Justificativa: a absorção ativa é mediada pela vitamina D e pela proteína ligadora de cálcio. Na absorção passiva, ocorre difusão simples ou facilitada. III – Afirmativa correta. Justificativa: um forte inibidor da absorção de cálcio é o ácido oxálico, encontrado no espinafre, no ruibarbo e na batata-doce. IV – Afirmativa incorreta. Justificativa: alimentos com alto teor de fitato, como o farelo de trigo, reduzem a absorção de cálcio. 60 Unidade II Unidade II 5 BIODISPONIBILIDADE DE FERRO E VITAMINAS C, B9 E B12 5.1 Ferro e vitaminaC 5.1.1 Nomenclatura, estrutura química e função O ferro é um nutriente fundamental para todas as células vivas, participando de numerosas vias metabólicas e considerado, desde 1860, essencial para os seres humanos. A quantidade circulante de ferro em um indivíduo adulto corresponde a 3 a 5 g, distribuindo-se basicamente em duas categorias: a dos compostos essenciais ou funcionais, que correspondem a cerca de 80% desse ferro, fazendo parte desse grupo a hemoglobina (65% a 70%), mioglobina, citocromo-oxidases, transferases, catalases e outras enzimas (ao redor de 10%). Os 20% restantes pertencem à categoria do ferro que se encontra sob a forma de depósito, estocado nos hepatócitos e nas células do sistema retículo endotelial (SRE), na forma de ferritina e hemossiderina, sendo 1/3 no fígado, 1/3 na medula óssea e o restante no baço e em outros tecidos (YIP; DALLMAN, 1998). O ferro utilizado no organismo tem origem de três fontes: degradação da hemoglobina, ferro dietético e liberação dos estoques. Apesar de sua importância para as células vivas, o ferro em estado livre pode ser tóxico por catalisar a formação de radicais livres, devendo sempre estar ligado a proteínas para prevenir danos teciduais (BRAGA; BARBOSA, 2006). O oligoelemento ferro está presente nos sistemas biológicos de duas formas ou estados de oxidação: ferroso (Fe2+) e férrico (Fe3+). Em grande parte das suplementações feitas em soluções aquosas, o ferro está presente no estado ferroso, sendo rapidamente oxidado ao estado férrico, insolúvel em pH fisiológico. Para que seja mantido em solução e utilizado pelo organismo, o ferro necessita se associar a algum composto quelante, um exemplo é a transferrina no plasma, proteína sintetizada pelo organismo e fundamental na captação, transporte e estoque do metal (BRAGA; BARBOSA, 2006). Nos seres vivos, o ferro é um elemento com papel essencial nos processos metabólicos, participando como cofator nas reações de transferência e conservação de energia, fazendo parte também da síntese de biomoléculas, reações redox na cadeia de transporte de elétrons, tomando parte da estrutura molecular de diversas proteínas e enzimas e participando no transporte do oxigênio O ferro é componente de inúmeras proteínas, incluindo enzimas e hemoglobina, sendo esta última de grande importância para o transporte de oxigênio para os tecidos (YIP; DALLMAN, 1998). A participação do ferro na eritropoiese é uma das funções mais importantes por sua presença na forma heme em hemoglobina, mioglobina e citocromos. A hemoglobina tem como função transportar oxigênio (O2) por meio da corrente sanguínea dos pulmões para os tecidos/órgãos e retornar com dióxido de carbono (CO2) dos tecidos para os pulmões. Aproximadamente 67% do nosso ferro corporal 61 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES encontram-se na hemoglobina, proteína composta por quatro subunidades com um grupo heme associado, e para cada grupo um átomo de ferro capaz de se ligar a uma molécula de oxigênio. Para cada hemácia que desempenha adequadamente a sua função, encontramos aproximadamente 640 milhões de moléculas de hemoglobina (YIP; DALLMAN, 1998). Uma das principais funções biológicas do ferro em sistemas vivos é o seu papel no metabolismo energético devido a sua facilidade de doar e receber elétrons. Entre os compostos de ferro envolvidos na produção de energia podemos mencionar a hemoglobina, a mioglobina, as enzimas oxidativas como a dehidrogenase e os citocromos; estes últimos são um grupo de enzimas transportadoras de elétrons localizadas nas mitocôndrias de todas as células com função aeróbica, caracterizadas pela presença de um grupo heme (ferro-protoporfirina) como grupo prostético (BRAGA; BARBOSA, 2006). Os citocromos são conhecidos por sua importância no metabolismo humano, uma vez que atuam no transporte de elétrons durante a produção de energia celular, na produção de energia mitocondrial (adenosina trifosfato – ATP) e podem ser também componentes de enzimas não dependentes do heme, como as desidrogenases do metabolismo energético. Os citocromos também atuam na degradação oxidativa de substâncias tóxicas, sendo os citocromos P450 responsáveis pela oxigenação de xenobióticos lipofílicos (YIP; DALLMAN,1998; SANTIAGO, 2003). O organismo absorve normalmente moléculas de carbono, utilizando gorduras e vitaminas da dieta. Contudo, algumas toxinas e drogas ricas em carbono também seguem esse fluxo e necessitam ser eliminadas pelos aparelhos digestório e urinário, e para isso existe um sistema especial que capta essas moléculas tornando-as mais solúveis e, assim, de mais fácil eliminação. O citocromo P450 está no centro desse sistema (GOODSELL, 2001). A vitamina C atua conjuntamente ao ferro, melhorando a sua disponibilidade, porém também é reconhecida por seu papel antioxidante. Por esse motivo, é um nutriente relevante na prevenção de doenças cardiovasculares e demais doenças crônicas não transmissíveis. Estudos realizados em grandes populações reforçam evidência de que o consumo frequente de frutas e vegetais reduzem o risco de doenças cardiovasculares pela presença de uma substância antioxidante com capacidade de prevenir a oxidação e alteração na configuração química do LDL-colesterol, especificamente a sua porção de ApoB – essa substância é a vitamina C. Ela desempenha essa função também por outro mecanismo, reduzindo a adesão de monócitos na camada endotelial e diminuindo o risco para a formação de placas de ateroma e disfunção endotelial. Adicionalmente, a vitamina C aumenta a produção de óxido nítrico e consequente vasodilatação, condição que melhora a perfusão sanguínea e reduz a pressão arterial sistêmica (MOSER; CHUN, 2016). A capacidade redutora do ácido ascórbico faz parte de várias reações bioquímicas e caracteriza sua função biológica. Além das atividades já descritas, a vitamina C atua como cofator de numerosas reações que requerem cobre e ferro reduzidos como antioxidantes hidrossolúveis que atuam em ambientes intra e extracelulares, participa da hidroxilação do colágeno, da biossíntese da carnitina e da biossíntese de hormônios e aminoácidos. Alguns estudos sugerem que o ascorbato desempenha papel importante na expressão gênica do colágeno, na secreção celular de procolágeno e na biossíntese de outras substâncias do tecido conectivo, como elastina, fibronectina, proteoglicanos e elastina associada à fibrilina. 62 Unidade II Além das funções da vitamina C já descritas, descobertas recentes no campo da epigenética demonstraram que esse nutriente na forma de ascorbato promove a desmetilação do DNA e das histonas. A epigenética é a área da medicina que estuda a interface entre o ambiente e a genética e as histonas são as principais proteínas presentes no nucleossomo e que possuem um importante papel na regulação dos genes (WANG et al., 2016). 5.1.2 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento A cada 120 dias, os eritrócitos são removidos da circulação e 90% do ferro retornam à medula óssea por meio do plasma ligado a proteína, sendo reutilizados para a produção de novos glóbulos vermelhos; os 10% restantes são utilizados por células de outros sistemas ou seguem para o depósito. Desse modo, em condições normais, pela reciclagem, o organismo consegue conservar e reutilizar o ferro já absorvido anteriormente (FISBERG; BORTOLINI, 2008). Diariamente, uma pequena quantidade de ferro (1 a 2 mg por dia) é excretada de maneira fisiológica, o que torna necessária a absorção de igual quantidade de ferro pela dieta, a fim de que seja mantida a quantidade deste mineral no organismo. Perdas diárias e em pequenas quantidades ocorrem a partir das fezes, de descamação dos enterócitos e da pele, da bile e da urina. Na ausência de sangramento ou gravidez, apenas uma pequena quantidade é perdida a cada dia. Na infância, perdas de ferro diárias são estimadas em 0,2 mg para lactentes e 0,5 mg para idades de 6 a 11 anos.Ao mencionarmos o ferro, torna-se essencial traçar um paralelo com a vitamina C ou ácido ascórbico; atualmente, a vitamina C é também conhecida como ácido ascórbico, L-ácido ascórbico, ácido deidroascórbico, ascorbato e vitamina antiescorbútica (FISBERG; BORTOLINI, 2008). O ácido ascórbico é um composto hidrossolúvel que corresponde a uma forma oxidada da glicose, C6H8O6 (176,13 g/mol), sendo uma alfa-cetolactona de seis átomos de carbono, formando um anel lactona com cinco membros e um grupo enadiol bifuncional com um grupo carbonilo adjacente, embora possa ser obtida a partir do metabolismo da glicose. Essa é uma pequena quantidade em se tratando de sua necessidade metabólica; logo, podemos dizer que a vitamina C tem como característica comum a sua semelhança às demais vitaminas e minerais, ou seja, a sua essencialidade caracterizada pela necessidade e obtida via alimentação, uma vez que não pode ser sintetizada por seres humanos e primatas (FISBERG; BORTOLINI, 2008). O HO H HO HO OH O Figura 16 – Estrutura química do ácido ascórbico Disponível em: https://bit.ly/37272gO. Acesso em: 23 jul. 2021. 63 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES O ascorbato é a sua forma biologicamente ativa e pode ser oxidado resultando de forma reversível ao semidehidroascorbato e radical ascorbato, sendo essas formas menos ativas (SILVA; ANTUNES; COZZOLINO, 2016). O principal fator que regula o conteúdo de ferro no organismo é a absorção intestinal, que ocorre nas vilosidades dos enterócitos duodenais e do jejuno superior. A absorção do ferro na luz intestinal é regulada conforme as necessidades orgânicas e o estado nutricional, a partir de um mecanismo de down regulation, resultando no aumento da absorção em situações de deficiência do mineral e redução em situações de sobrecarga. O processo de absorção ocorre em três estágios e compreende a captação do ferro pela borda em escova do enterócito, o transporte intracelular e a transferência para o plasma (BOCCIO et al., 2003). O principal mecanismo de absorção do ferro não heme, forma encontrada nos alimentos de origem vegetal, necessita de um ambiente ácido para reduzir o Fe3+ dietético a Fe2+ e para isso a saúde gástrica é fundamental, pois o pH ajudará no início do processo de digestão e posterior absorção. A maior parte do ferro inorgânico está presente na forma Fe3+ e é fornecida por vegetais e cereais. A aquisição do ferro da dieta na forma heme corresponde a 1/3 do total e é proveniente da quebra da hemoglobina (Hb) e mioglobina contidas na carne vermelha. Ovos e laticínios fornecem menor quantidade dessa forma de ferro, que é melhor absorvida do que a forma inorgânica (GROTTO, 2008). Fe3+ Fe3+ Transferrina + Fe3+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ Dcytb HCP1 Heme Hemeoxigenase Ferritina Enterócito Ferroportina Hefaestina TfR HFE Nu DMT-1 Figura 17 – Os enterócitos e as proteínas envolvidas na absorção do ferro Fonte: Grotto (2008, p. 391). 64 Unidade II Nos países industrializados, o ferro representa a principal deficiência de micronutrientes, o que não ocorre nos países em desenvolvimento. Embora esse micronutriente seja de fundamental importância em todos os estágios de vida, nas faixas etárias da criança, pré-escolar e escolar identificamos as maiores manifestações de carências. A figura 18 ilustra uma célula intestinal e o processo de absorção do ferro; observe que o Fe2+ e o Fe3+ são absorvidos por mecanismos diferentes; o Fe3+ necessita da ação da enzima ferroredutase (Dcytb) para ser convertido em Fe2+ tendo a vitamina C um papel importante nessa reação, uma vez que atua como cofator para a Dcytb; posteriormente o Fe2+ é captado via transportador de metal divalente 1 (DMT1); dentro do enterócito, o ferro atravessa a membrana basolateral por meio do transportador ferroportina e se liga a seguir à transferrina plasmática. O ferro heme, de origem nas carnes e vísceras, atravessa a membrana celular como uma metaloporfirina intacta. No interior do enterócito, ele sofre a ação da enzima hemeoxigenase, desprendendo-se da estrutura, passando para o sangue como ferro inorgânico. Dessa forma, após a absorção pelo enterócito, tanto o ferro heme como o não heme seguem o mesmo trajeto metabólico. Para que esse mineral seja transportado aos tecidos alvo, precisará se ligar a sua principal proteína de transporte (transferrina) de síntese hepática, predominantemente. Segundo Braga e Barbosa (2006, p. 12): Embora apenas 1% do mineral encontre-se circulando na corrente sanguínea, sua função é fundamental, pois distribui o ferro para todo o organismo. Classicamente, o complexo ferrotransferrina une-se aos receptores de transferrina presentes nas superfícies celulares e entra nas células por mecanismo de endocitose. Intracelularmente, o ferro sofre redução e é então utilizado para a síntese do grupo heme e outras proteínas ou levado a moléculas de ferritina, para armazenamento. O ferro que excede as necessidades metabólicas é armazenado principalmente sob a forma de ferritina e em pequena quantidade na forma de hemossiderina. Os estágios de vida influenciam no status corporal desse mineral; logo, nas crianças, nas mulheres em idade fértil, nas gestantes e nas nutrizes, devido à necessidade aumentada, os estoques são menores (INSTITUTE OF MEDICINE, 2002). 65 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Fe Fe Fe Fe Ctrl FeD Figuras mitóticas Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Figura 18 – Regulação da absorção de ferro na mucosa intestinal Fonte: Gulec, Anderson e Collins (2014, p. 402). Durante a deficiência de ferro, adaptações na morfologia do epitélio intestinal ocorrem objetivando melhorar a assimilação desse nutriente; o aumento da espessura da mucosa, aumento do comprimento e largura das vilosidades, aumento da mitose de células-tronco nas criptas e absorção de ferro via enterócitos ao longo de um comprimento maior das vilosidades são os principais ajustes que ocorrem especificamente nos enterócitos duodenais em resposta a mudanças nas concentrações intracelulares de íons metálicos ou a alterações no estado de ferro corporal (GULEC; ANDERSON; COLLINS, 2014). A absorção de ferro também é regulada localmente por mudanças nos níveis intracelulares de ferro, que alteram as interações entre estruturas haste-alça em transcritos de mRNA e proteínas citosólicas sensíveis ao ferro (IRPs). Durante a carência do ferro ou insuficiente oxigenação dos tecidos o fator de ação trans indutível por hipóxia, fator indutível por hipóxia (HIF) 2α, é estabilizado em enterócitos, promovendo transcrição gênica, consequentemente Isso resultará no aumento do transporte de ferro por meio dos processos de transporte apical (GULEC; ANDERSON; COLLINS, 2014). A vitamina C ingerida na alimentação é absorvida rapidamente no trato gastrointestinal por transporte ativo dependente de íons de sódio, porém, esse processo é saturável e dependente da dose presente no lúmen intestinal, condição que deve ser levada em consideração em casos de suplementação da vitamina. Cerca de 80% do consumo dietético de ácido ascórbico é absorvido, mas essa taxa pode diminuir quando se aumenta a ingestão. 66 Unidade II Um segundo mecanismo de regulação do ascorbato é a excreção renal de ácido ascórbico ou seus metabólitos. Investigações recentes têm demonstrado que as quantidades excretadas de ascorbato são muito pequenas, mas aumentam proporcionalmente à oferta oral. No plasma, o ácido ascórbico é transportado em forma de ascorbato, sendo que não necessita de transportador para circular em meio extracelular por ser uma vitamina hidrossolúvel. No interior das células sanguíneas, o ascorbato é transportado na forma de deidroascorbato, composto mais permeável à membrana. Uma vez no interior da célula, o deidroascorbato transforma-se novamente em ascorbato (BRAGA; BARBOSA, 2006). A correlação direta entre a vitamina C e a imunidade é explicada pelo fato de os neutrófilos e linfócitos possuíremdroga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 88 6.2 Niacina: nomenclatura, estrutura química e função............................................................. 89 6.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 90 6.3 Riboflavina: nomenclatura, estrutura química e função ..................................................... 92 6.3.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento .............................................................................................................................................. 95 6.3.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................... 96 6.4 Piridoxina: nomenclatura, estrutura química e função........................................................ 97 Unidade III 7 BIODISPONIBILIDADE DE SELÊNIO E MAGNÉSIO .............................................................................104 7.1 Selênio: nomenclatura, estrutura química e função ...........................................................104 7.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento ............................................................................................................................................107 7.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ......................................... 112 7.2 Magnésio: nomenclatura, estrutura química e função ......................................................113 7.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento ............................................................................................................................................114 7.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ......................................... 116 8 BIODISPONIBILIDADE DE MINERAIS: POTÁSSIO, CLORO, CROMO, COBRE E IODO .............117 8.1 Potássio e cloro: nomenclatura, estrutura química e função ..........................................117 8.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento ............................................................................................................................................121 8.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................ 122 8.2 Cromo: nomenclatura, estrutura química e função ............................................................123 8.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento ........................................................................................................................................... 124 8.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................ 125 8.3 Cobre: nomenclatura, estrutura química e função ..............................................................125 8.3.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento ........................................................................................................................................... 127 8.3.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................ 129 8.4 Iodo: nomenclatura, estrutura química e função .................................................................129 8.4.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento ............................................................................................................................................131 8.4.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) ........................................ 133 9 APRESENTAÇÃO Caro aluno, Esta disciplina tem como objetivo demonstrar os fatores que interferem nas diferentes fases do metabolismo dos micronutrientes no processo de nutrição. Neste livro-texto discutem-se os temas de interesse para graduandos em Nutrição em relação ao metabolismo dos micronutrientes; enfatiza a importância do conhecimento sobre a estrutura química e a função das biomoléculas; estimula a compreensão das diferentes etapas do metabolismo dos micronutrientes; estuda os fatores atenuadores e promotores de biodisponibilidade de micronutrientes; interpreta aspectos importantes para analisar e explicar as necessidades e recomendações nutricionais dos micronutrientes de acordo com os estágios da vida e o gênero, e as consequências de sua deficiência e excesso. Espera-se, com isso, que o futuro profissional atinja seus objetivos de forma a elucidar o conteúdo proposto, estimulando-os a ter uma atuação em equipe de forma ética e com embasamento teórico científico. INTRODUÇÃO De acordo com o Ministério da Saúde (MS), alimentos são todas as substâncias sólidas ou líquidas presentes nos alimentos e que, levadas ao tubo digestivo, são degradadas e depois usadas para formar e/ou manter os tecidos do corpo, regular processos orgânicos e fornecer energia e nutrientes (BRASIL, 1997). O conceito de equilíbrio de nutriente fundamenta-se essencialmente a partir da Lei de Conservação da Massa, representada pela relação entre o consumo do nutriente e a sua utilização no corpo, o que resulta na alteração das reservas corporais (MICHAEL; MACDONALD, 2006). A consequência dessa reação pode resultar em três desfechos: • Equilíbrio zero: existe uma compatibilidade entre a utilização e a reserva, que permanecem constantes. • Equilíbrio positivo: o aporte excede a utilização e os reservatórios aumentam. • Equilíbrio negativo: a utilização excede o aporte e as reservas são exauridas. O ponto central desta disciplina será o equilíbrio dos micronutrientes no organismo, uma vez que estes, ao contrário dos macronutrientes, não precisam ser absorvidos em grandes quantidades, embora sejam essenciais. Tenha em mente que existem dois tipos de micronutrientes: as vitaminas e os minerais. Ambos não contêm energia, mas são necessários para as reações energéticas e regulam as funções celulares, já que estão envolvidos nas funções de proteção (imunológicas). Muitos deles são essenciais para crescimento, reprodução e manutenção do equilíbrio entre as células, fazem parte de tecidos e estão envolvidos na contração muscular e na transmissão dos impulsos nervosos (CONSELHO REGIONAL DE NUTRIÇÃO, 2005). 11 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Unidade I 1 DEFINIÇÕES E CONCEITOS Segundo Cozzolino (1997), o estudo dos nutrientes e de sua metabolização necessita de técnicasalta afinidade ao ascorbato, porém, a concentração de vitamina C nos tecidos é maior que no plasma e na saliva. Níveis elevados se encontram nas glândulas hipófise e suprarrenal, em leucócitos, no pâncreas, nos rins, no baço e no cérebro. Por ser um agente redutor, o escorbato perde um elétron e forma o radical estável semi-hidroascórbico. Esse composto sofre uma segunda oxidação reversível, transformando-se em ácido deidroascórbico, o qual também será oxidado a ácido 2-3 dicetogulônico, e não possui atividade antiescorbútica (HENRIQUES et al., 2016). A carência de vitamina C durante a gestação está envolvida no desenvolvimento embrionário, má formação do trato gastrointestinal, prematuridade, problemas na mielinização, entre outras intercorrências. Na vida adulta, a sua carência pode associar-se a neuroinflamação e posterior desenvolvimento de doença de Parkinson ou Alzheimer (GULEC; ANDERSON; COLLINS, 2014). A vitamina C é eliminada do organismo pela via urinária na forma de deidroascorbato, cetogulonato, 2-sulfato ascorbato e ácido oxálico. Em casos de suplementação, quando consumida em altas doses (2 g/dia), essa vitamina é excretada principalmente como ácido ascórbico. Em condição de carência, a excreção urinária de ascorbato cai para níveis indetectáveis, porém, não há referências para a interpretação dos níveis de ascorbato urinário, o que inviabiliza esse parâmetro como critério para avaliação do estado nutricional (HENRIQUES et al., 2016). Os sinais de deficiência da vitamina C em indivíduos bem nutridos só se desenvolvem após quatro a seis meses de baixa ingestão, quando as concentrações plasmáticas e dos tecidos diminuem consideravelmente, porém, os primeiros sintomas de deficiência são equimoses e petéquias, sendo que as primeiras se tornam mais proeminentes, desencadeando uma condição de hiperqueratose folicular, seguida de hemorragia ocular. A deficiência de vitamina C geralmente está associada com doenças específicas, sendo o escorbuto a principal delas. Este é raramente encontrado em países desenvolvidos, embora possa ocorrer em alcoolistas crônicos. A diarreia crônica aumenta a perda fecal, e a acloridria diminui a quantidade absorvida. A anemia também está geralmente associada ao escorbuto e pode ser tanto macrocítica, induzida pela deficiência de folato, como microcítica, induzida pela deficiência de ferro. 67 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 5.1.3 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) As principais fontes de ferro heme da dieta são provenientes de alimentos de origem animal, como carne, frango e peixe. Nesses alimentos de origem animal, 30% a 70% do ferro é ferro heme, absorvido cerca de duas a três vezes mais facilmente que o ferro não heme. Além disso, outros fatores afetam a absorção do ferro, como a sua forma química, os ligantes alimentares e a integridade do sistema digestório. Os alimentos ligantes são o ácido ascórbico, os ácidos carboxílicos a exemplo de citrato e malato, alguns aminoácidos provenientes da digestão de carne, peixe ou aves, enquanto as substâncias conhecidas como quelantes, que impactam negativamente na absorção do ferro, são o ácido fítico presente em grãos e leguminosas, os polifenóis de alguns chás e café e o cálcio. A biodisponibilidade do ferro heme é menos afetada por alimentos ligantes, com a exceção de cálcio. O cálcio dietético tem sido relacionado com a diminuição da biodisponibilidade do ferro, tanto do ferro heme como do não heme (UMESAWA et al., 2008). Fatores antinutricionais podem interferir positiva ou negativamente na biodisponibilidade do ferro presente nos alimentos. Tabela 11 – Biodisponibilidade e teor de ferro nos alimentos crus (em mg) Alimentos Baixa Média Elevada Fontes proteicas Ovo (3,1) Soja (8,8) Farinha de soja (9,1) Carnes em geral Vaca (2,1-2,7) Frango (1,6-1,9) Peixes (0,5-1,3) Beterraba (2,5) Brócolis (15) Abóbora (0,7) Vegetais Feijão (3,3-10,2) Lentilha (8,6) Espinafre (3,0) Couve (2,2) Couve-flor (0,7) Batata (1,0) Cereais Aveia (0,6) Milho (0,5) Arroz integral (2,0) Farinha de trigo (3,3) Farinha de milho (0,9) Frutas Abacate (0,7) Banana (0,6-2,25) Maçã (0,3) Morango (0,9) Pera (0,3) Uva (0,3-0,7) Manga (0,7) Abacaxi (0,5) Laranja (0,2) Suco de limão (0,6) Adaptado de: Queiroz, Collins e Jardim (2001). 68 Unidade II O ferro presente nos alimentos de origem vegetal (ferro inorgânico ou Fe+3) tem menor biodisponibilidade do que o ferro heme ou Fe+2, encontrado nos alimentos de origem animal como fígado, carnes vermelhas e embutidos, por exemplo. Porém, estudos têm demonstrado resultados contraditórios quanto à influência da forma em que o ferro se apresenta no alimento sobre o estado nutricional em ferro nos vegetarianos (SIQUEIRA; MENDES; ARRUDA, 2007). Estudos comparando o consumo de alimentos fonte de ferro entre pessoas onívoras e vegetarianas demonstram que os últimos tinham maior ingestão de ferro, embora os níveis de ferritina sérica e hemoglobina fossem inferiores. Ao observar outros indicadores como saturação de transferrina, protoporfirina eritrocitária e ferritina, não foram observadas diferenças entre as concentrações. Ao analisarem o padrão de excreção de ferro dos dois grupos, observaram uma redução da excreção fecal da ferritina entre os indivíduos com a dieta vegetariana, sugerindo uma adaptação fisiológica para a manutenção da homeostase corporal (SIQUEIRA; MENDES; ARRUDA, 2007). Tabela 12 – Recomendações dietéticas de ferro Ciclos de vida UL EAR RDA / AI* Lactentes 0-6 meses 7-12 meses 40 40 ND 6,9 0,27* 11 Crianças 1-3 anos 4-8 anos 40 40 3 4,1 7 10 Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 40 45 45 45 45 45 5,7 7,9 8,1 8,1 5 5 8 15 18 18 8 8 Gestantes 19 anos 40 45 45 5,9 7,7 6 8 11 8 Fonte: Fisberg e Bortolini (2008, p. 106). 69 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Ainda com relação à interação entre nutrientes, a vitamina A e o ß-caroteno aumentam a biodisponibilidade do ferro não heme. O ácido fítico exerce um efeito inibitório na absorção de ferro e zinco por formar complexos insolúveis no intestino. A formação desses quelatos depende do teor de zinco, ferro e cálcio em relação ao de fitatos no alimento (UMESAWA et al., 2008). Alguns estudos apontam também que o modo de preparação dos alimentos e o utensílio utilizado para cocção, por exemplo, podem interferir na biodisponibilidade de nutrientes. Kumari et al. (2004) demonstraram em seu estudo um aumento do ferro total (1,2 a 10,8 vezes) associado a melhora de sua biodisponibilidade (4 vezes) em feijões cozidos em panela de ferro, quando comparado a feijões crus e cozidos em panela metálica. Como resultado percebeu-se que o ferro disponível foi aproximadamente 9% superior naqueles cozidos em panela de ferro. Os oligoelementos ferro e zinco exercem importante interação; por serem minerais dimetálicos (carga +2), a relação entre eles na dieta é fator determinante para garantir a absorção; logo, quando existe a razão molar de ferro para zinco de 2,5:1,0 na dieta parece não haver interação com desfecho prejudicial, porém, quando essa razão passa para 25:1 (Fe+2: Zn+2), percebe-se uma redução significativa na absorção do zinco. Entretanto, o impacto que o ferro exerce na absorção do zinco é menor do que a presença dos ligantes como ácido oxálico e ácido fítico na dieta. Em algumas situações específicas é possível reconhecer o impacto negativo dessa relação na saúde humana: mulheres entre 25 e 40 anos, após a utilização de 50 mg de zinco diários, apresentaramuma queda nos níveis de hematócrito e ferritina sérica. Para potencializar a absorção do ferro inorgânico dos alimentos, deve-se sempre associar uma porção de fruta in natura rica em vitamina C, porque irá interferir na oxidação do ferro férrico, promovendo melhora de sua disponibilidade. Esse impacto pode ser estimado a partir de um cálculo descrito a seguir. Tabela 13 – Método para classificar a disponibilidade do ferro presente nas dietas Baixa biodisponibilidade Média biodisponibilidade Alta biodisponibilidade 75 mg de vitamina C 23 a 70 g de carne e > 75 mg de vitamina C > 70 g de carne e 70 g de carne e > 25 mg de vitamina C Se a refeição for de baixa biodisponibilidade: Multiplicar o total em mg de ferro não heme por 3 e dividir por 100 e obter o total do ferro não heme absorvido nessa refeição Se a refeição for de média biodisponibilidade: Multiplicar o total em mg do ferro não heme por 5 e dividir por 100 e obter o total do ferro não heme absorvido nessa refeição Se a refeição for de alta biodisponibilidade: Multiplicar o total em mg do ferro não heme por 8 e dividir por 100 e obter o total do ferro não heme absorvido nessa refeição Observação: já o total de ferro heme deve ser multiplicado por 23 e dividido por 100, portanto, o total de ferro absorvido nas refeições será a somatória do não heme com o heme Fonte: Fisberg e Bortolin (2008, p. 110). 70 Unidade II Para compreender melhor a funcionalidade do método descrito, é importante o conhecimento dos valores de ingestão recomendados para a vitamina C. Tabela 14 – Valores diários recomendados de AI para a vitamina C em criança Idade AI 0-6 meses 40 mg/dia 7-12 meses 50 mg/dia Fonte: Silva, Antunes e Cozzolino (2016, p. 429). Tabela 15 – Valores diários recomendados de EAR e RDA para a vitamina C Ciclos de vida EAR (mg) RDA (mg) Crianças 1-3 anos 4-8 anos 9-13 anos 14-18 anos 13 22 39 63 15 25 45 65 (M) 75 (H) Homens 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 75 75 75 75 90 90 90 90 Mulheres 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 60 60 60 60 75 75 75 75 Gestantes 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 66 70 70 80 85 85 Lactantes 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 96 100 100 115 120 120 EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada. Fonte: Silva, Antunes e Cozzolino (2016, p. 429). 71 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Embora saibamos dos inúmeros benefícios associados ao oligoelemento ferro, a sua sobrecarga no corpo humano pode ser prejudicial, levando lentamente à disfunção de múltiplos órgãos e finalmente ao óbito, sendo, entretanto, passível de tratamento. Ela pode ser primária, quando ocorre por absorção aumentada do ferro proveniente da dieta, ou secundária, por conta da administração de ferro terapêutico por via parenteral ou transfusões de sangue. A sobrecarga de ferro secundária às transfusões é muito mais comum, principalmente naquelas crônicas mais presentes em doenças hematológicas (BRAGA; HOKAZONO, 2006). A sobrecarga primária, em geral, é determinada por um defeito genético chamado de hemocromatose; a hemocromatose hereditária (HH) é a mais comum, e caracteriza-se pela presença de mutações genéticas que causam distúrbios em sua absorção, necessitando de acompanhamento médico especializado. Em relação às interações ocorridas com a vitamina C, megadoses podem afetar a disponibilidade da vitamina B12 dos alimentos, aumentando o risco de deficiência de vitamina B12, também segundo a vulnerabilidade. Já nos alimentos, a concentração de vitamina C é influenciada por diversos fatores: estação do ano, transporte, estágio de maturação, tempo de armazenamento e modo de cocção. Os produtos animais contêm pouca vitamina C, e os grãos não a possuem, logo, as fontes usuais de ácido ascórbico são os vegetais, frutas e legumes. Pessoas que apresentam carência de vitamina C têm defeito na liberação do Fe das células endoteliais, e nessas condições parece que o ácido ascórbico pode ser importante na modulação da síntese de ferritina e, portanto, no armazenamento de Fe. Saiba mais Sobre a vitamina C, leia o artigo a seguir: SILVA, V. L. da; ANTUNES, L. C.; COZZOLINO, S. M. F. Vitamina C (ácido ascórbico). In: COZZOLINO, S. M. F. Biodisponibilidade de nutrientes. 5. ed. Barueri: Manole, 2016. Exemplo de aplicação Observe o exercício a seguir e aprenda a aplicar o método de disponibilidade do ferro nos alimentos. Você recebe em seu consultório um paciente esportista do sexo feminino com 35 anos que descreve o seguinte almoço como sua refeição habitual: 72 Unidade II Tabela 16 Alimento Quantidade de ferro (mg) Quantidade de vitamina C (mg) 1 pires de salada de folhas 0,26 1,45 ½ tomate em rodelas 0,20 0,26 2 colheres de sopa cheias de arroz cozido 0,05 0,26 2 fatias de abóbora cabotian 0,10 2,8 2 colheres de sopa de couve refogada 0,60 tr Total 1,21 4,77 Observe: Tabela 17 Baixa biodisponibilidade Média biodisponibilidade Alta biodisponibilidade 75 mg de vitamina C 23-70 g de carne > 75 mg de vitamina C > 70 g de carne e 70 g de carne e > 25 mg de vitamina C Fonte: Fisberg e Bortolini (2008, p. 110). Passo 1 Classifique o cardápio de acordo com a biodisponibilidade: Pelo fato de não ter proteína animal (carne) e somarem moléculas de dihidrofolato e tetrahidrofolato (ROSAS et al., 2002). 74 Unidade II O grupo carboxila da porção do ácido p-aminobenzoico é formado a partir de uma ligação peptídica a um α-amino grupo de glutamato, formando pteroilglutamato (PteGlu). Nos alimentos, grande parte do folato está presente na forma de poliglutamatos reduzidos (MAFRA; COZZOLINO, 2004; ROSAS et al., 2002). OH H2N CH2 CH CH2 CH2 COOH COOHC O N H N H N N NN Vitamina B9 (ácido fólico) Figura 19 – Estrutura química do ácido fólico Fonte: Mafra e Cozzolino (2004, p. 512). A vitamina B9 atua como cofator essencial durante a transferência de carbono na reação de biossíntese de nucleotídeos essenciais para a síntese de DNA e RNA. Essa vitamina está metabolicamente relacionada com a vitamina B12 e quando consumida em quantidade insuficiente, pode favorecer o desenvolvimento de alguns tipos de cânceres (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Saiba mais Leia mais sobre a vitamina B12 nos artigos a seguir: PANIZ, C. et al. da deficiência de vitamina B12 e seu diagnóstico laboratorial. Jornal Brasileiro de Patologia e Medicina Laboratorial, v. 41, n. 5, p. 323-34, out. 2005. MAFRA, D.; COZZOLINO, S. M. F. Vitamina B12 (cianocobalamina). In: COZZOLINO, S. M. F. Biodisponibilidade de nutrientes. 5. ed. Barueri: Manole, 2016c. Os valores estabelecidos pelas recomendações nutricionais são de fácil alcance, uma vez que essa vitamina está amplamente distribuída nos alimentos, conforme descrito nas tabelas a seguir. 75 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Tabela 18 – Conteúdo de folato em alimentos Alimento Peso (g) Folato (µg) Fígado de galinha cozido 100 770 Fígado de peru cozido 100 666 Levedo de cerveja 16 626 Fígado de boi cozido 100 220 Lentilha 99 179 Quiabo cozido 92 134 Feijão preto cozido 86 128 Espinafre cozido 95 103 Soja verde cozida 90 100 Macarrão branco cozido 140 98 Rim de boi cozido 100 98 Amendoim 72 90 Folhas de couve cozidas e congeladas 90 88 Aspargos (hastes) 60 84 Sementes de girassol 56 77 Alface romana 248 76 Suco de laranja fresco 85 75 Beterraba cozida 85 68 Couve-de-bruxelas cozida 78 67 Ervilhas secas 96 64 Abacate 100 62 Fonte: Mafra e Cozzolino (2016a, p. 513). O folato está presente em muitos alimentos, sendo os principais o fígado, o levedo e a lentilha; em menor proporção, podemos encontrá-lo na beterraba, na couve e no suco de laranja. A forma mais frequente (80% dos casos) de vitamina B9 nos alimentos ocorre como poliglutamatos, apresentando variações elevadas de sua biodisponibilidade e metabolismo ainda pouco esclarecido. Esses poliglutamatos podem estar conjugados ou podemos ainda encontrar atividade biológica nos derivados de folato (MAFRA; COZZOLINO, 2004). 76 Unidade II Tabela 19 – Ingestão de referência de folato Idade EAR (µg/dia) RDA (µg/dia) 0-6 meses – 65 (AI) 7-12 meses – 80 (AI) 1-3 anos 120 150 4-8 anos 160 200 9-13 anos 250 300 14-18 anos 330 400 > 19 anos 320 400 Gestantes 520 600 Lactantes 450 500 EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada. Fonte: Mafra e Cozzolino (2016a, p. 519). 5.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Após o consumo de alimentos fonte, considerando que há integridade no sistema digestório do indivíduo, os poliglutamatos conjugados sofrerão a ação da enzima intestinal hidrolase pteroilglutamato, uma peptidase dependente do zinco proveniente da bile, suco pancreático e mucosa da borda em escova; logo, para que essa hidrólise ocorra adequadamente, é fundamental o adequado status de zinco. O folato livre, liberado após a ação enzimática, é absorvido na forma de monoglutamatos por transporte ativo no duodeno e no jejuno, por um processo saturável dependente de pH (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Uma particularidade ocorre com o folato presente no leite, já que ele está ligado à proteína específica; esse complexo proteína-folato é absorvido intacto, sobretudo no íleo, por um mecanismo distinto do sistema de transporte ativo para a absorção do folato livre (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Após entrar na célula intestinal, especificamente nos enterócitos, esse folato sofrerá uma reação de metilação, assumindo a forma principal de 5-Metiltetra-hidrofolato – essa reação ocorre pela enzima metionina sintetase – dependente de vitamina B12, nutriente que deverá apresentar boas concentrações de forma a viabilizar essa reação. Outros folatos nas formas monoglutamatos e deidrofolatos são também absorvidos; estes serão reduzidos e metilados no fígado e secretados na bile. No fígado também ocorrerá a captação de vários folatos provenientes dos tecidos; estes serão reduzidos, metilados e secretados na bile (MAFRA; COZZOLINO, 2004). A principal forma de circulação da vitamina B9 é a metiltetra-hidrofolato e está ligada a albumina; outras formas de folato também circulam em menores proporções (cerca de 10% a 15% do folato no plasma estão na forma de 10-formil-tetra-hidrofolato). Grande concentração de folato é localizada no eritrócito, condição que, embora pouco esclarecida, pode apresentar como justificativa uma situação de reserva do nutriente. A sua excreção pode ser realizada por via urinária e fecal e pela bile, tanto nas formas ativas quanto inativas. 77 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 5.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) A biodisponibilidade da 5-metil-THF e do ácido fólico ocorre em doses equimolares, sendo que a biodisponibilidade de folato é dependente de alguns fatores, como a matriz alimentar e a integridade do epitélio intestinal. Nos alimentos, os folatos encontram-se ligados a macromoléculas e, nesse caso, podem ficar retidos na matriz no alimento, dificultando sua disponibilização para a superfície absorvente durante a digestão. A forma de preparo dos alimentos também interfere na disponibilidade do nutriente; logo, o processo de cocção leva a perdas significativas de folato nos alimentos, embora pouco mensuráveis pela variação de tempo e temperatura. Além disso, podem influenciar a biodisponibilidade de folato a desconjugação de folatos poliglutamil no intestino e os compostos dietéticos que podem aumentar a estabilidade do folato durante a digestão (MAFRA; COZZOLINO, 2004). O consumo alimentar de folato ou de suplementos alimentares, assim como a sua forma, também pode influenciar a biodisponibilidade dessa vitamina. A biodisponibilidade do ácido fólico, versão utilizada em suplementos vitamínicos e fortificação de alimentos, é maior quando comparada com compostos reduzidos de folato. Um polimorfismo genético 667C/T no gene da MTHFR, enzima que catalisa a redução irreversível de 5,10-metilenotetra-hidrofolato a 5-metil-THF, pode também afetar a biodisponibilidade de folato. Alguns medicamentos podem causar depleção de vitamina B9, como por exemplo a fenitoína, a primidona, os barbitúricos, o metotrexato, a nitrofurantoína ou a sulfas-salazina. De acordo com Mafra e Cozzolino (2004, p. 515): A biodisponibilidade do folato é, em grande parte, controlada pela absorção intestinal; o poliglutamil folato (forma predominante nos alimentos) deve ser desconjugado no intestino delgado, dependendo, portanto, de uma ação enzimática. A absorção deve ocorrer em pH ótimo e é saturável. A estabilidade de um dos principais folatos alimentares (5-metiltetra- hidrofolato) é influenciada pelo pH gástrico, e a presença de ácido ascórbico tem um maior efeito protetor, que ajuda a manter o folato no seu estado molecular funcional. Com relação à excreção de folato, pequena quantidade ocorre na urina. Além disso, a borda em escova das células renais possui proteínas ligadoras de folato que participam da regulação desse processo. Alguns metabólitos do metabolismo do folato serão de excreção urinária,como o p-acetamidobenzoato e o p-acetamidoben-zoil-glutamato. A perda fecal é pequena. . 78 Unidade II 5.3 Vitamina B12: nomenclatura, estrutura química e função O termo vitamina B12 ou cianocobalamina refere-se à família de substâncias compostas por anéis tetrapirrol ao redor de um átomo central de cobalto com um nucleotídio unido a esse átomo, e dependendo da molécula que está a ela associado, pode receber vários nomes: metilcobalamina, hidroxicobalamina, hidroxicobalamina ou cianobobalamina. Sua forma predominante no soro é a metilcobalamina; no citosol, é a deoxiadenosilcobalamina (MAFRA; COZZOLINO, 2004). H2N H2N H2N H3C H3C H3C CH3 CH3 CH3 O O NH2 Co CH3 CH3 CH3 NH2 NH2 CH3 O OH HO H3C O N N N N N N O O O O O P O O O Figura 20 – Estrutura da vitamina B12 Fonte: García-Casal et al. (1998, p. 325). Atua como cofator essencial na conversão de ácido propiônico em succínico, uma vez que é cofator para a enzima metilmalonil-CoA mutase; outra enzima dependente da vitamina B12 é a metionina sintetase, essencial na síntese de ácidos nucleicos e reações de metilação do organismo (GARCÍA-CASAL et al., 1998). 79 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES As principais formas da vitamina B12 presentes nos alimentos são a adenosilcobalamina e a hidroxicobalamina, principalmente nas carnes e nos peixes, porém, as bactérias intestinais também sintetizam essa vitamina. A vitamina B12 atua de maneira relevante no processo de formação dos eritrócitos, na medula óssea; portanto, a sua deficiência pode ocasionar anemia megaloblástica ou macrocítica (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Vitamina B12 Síntese de purinas e pirimidinas Dano no tecido parietal gástrico Fraqueza Anemia Sintese de glicose Hematopoiese Metabolismo proteico Dese nvolvim ento cel ular Ação no metabolismo Carência Célula hematopoiética Hemácia Eritrócito Leucócito Plaqueta Purinas Pirimidinas Glóbulo branco OH OH OH OH HO H Figura 21 – Principais ações da vitamina B12 no metabolismo e acometimentos em decorrência da carência desse tipo de vitamina no organismo Fonte: Souza et al. (2005, p. 5). Outra importante função atribuída à vitamina B12 está associada à sua participação no metabolismo da homocisteína (He), um aminoácido sulfurado, derivado do metabolismo do aminoácido metionina. A condição de hiper-homocisteinemia associa-se ao elevado risco cardiovascular, portanto, é essencial a adequada ingestão e aproveitamento dessa vitamina na prevenção de eventos cardiovasculares. A enzima metionina sintetase necessita da metilcobalamina para a transferência do grupo metil do metiltetraidrofolato à homocisteína, formando dessa forma a metionina tetraidrofolato. Observando a figura é possível também identificar que outros nutrientes estão envolvidos no metabolismo desse aminoácido: a vitamina B6 e o ácido fólico, embora por uma via diferente (LOPES; NEVES; MACEDO, 2004). O metabolismo da metionina e homocisteína (Hcy) tem uma grande interdependência, já que a Hcy é um aminoácido sulfurado obtido a partir do metabolismo do aminoácido metionina, derivado do consumo de lácteos como queijos, leite, iogurtes, coalhadas e demais derivados. A Hcy apresenta duas vias metabólicas: a via da remetilação e a via da transulfuração. 80 Unidade II Para a adequada metabolização da Hcy, alguns cofatores, como a B12 e o folato, são essenciais na via de remetilação e ativação da enzima metionina sintetase, caracterizando um movimento cíclico e de retroalimentação dessa via; o outro caminho metabólico que compõe o metabolismo da Hcy depende da vitamina B6 para ativar a enzima γ-cistationase. Dessa forma, a adequação no consumo da vitamina B12 será essencial também para a manutenção da saúde cardiovascular, uma vez que a hiper-homocisteinemia associa-se ao desenvolvimento da aterogênese e trombogênese. Os valores de ingestão recomendados para a vitamina B12 estão descritos na tabela a seguir. Tabela 20 – Ingestão de referência de vitamina B12 Idade EAR (µg/dia) RDA (µg/dia) 0-6 meses – 0,4 (AI) 7-12 meses – 0,5 (AI) 1-3 anos 0,7 0,9 4-8 anos 1,0 1,2 9-13 anos 1,5 1,8 > 14 anos 2,0 2,4 Gestantes 2,2 2,6 Lactantes 2,4 2,8 EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada. Fonte: Mafra e Cozzolino (2016c, p. 536). Segundo Lopes, Neves e Macedo (2004, p. 310), duas são as vias de metabolização da homocisteína: vias de desmetilação, que ocorre preferencialmente no jejum, e de transulfuração, que ocorre quando há sobrecarga de metionina. A migração da He para o meio extracelular faz-se necessária para manter constante o meio intracelular. Valores plasmáticos e urinários de He refletem síntese celular, utilização e integridade de suas vias de metabolismo. No fígado, a metionina é catabolizada dando origem a S-adenosilmetionina (SAM), S-adenosil-homocisteína e He. A regulação do metabolismo da He faz-se através de SAM, folatos e estado de oxidorredução (redox). 81 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Proteína da dieta Metionina Homocisteína Folato Tetraidrofolato Cistationina Cisteína Excreção urinária Aterogênese Trombogênese Homocisteína auto-oxidada + Espécies de oxigênio altamente reativas – Perioxidação lipídica – Lesão da matriz vascular – Proliferação da célula muscular lisa – Lesão endotelial vascular – Regulação vasomotora prejudicada – Superfície protrombótica N5- metiltetraidrofolato MTHFR γ-cistationase + B6 B12+ Metionina sintetase (MS) Homocisteína metiltransferase + betaína E x c e s s o CβS + B6 Figura 22 – Metabolismo da homocisteína e possível mecanismo de doença aterotrombótica Fonte: Lopes Neves e Macedo (2004, p. 313). 5.3.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Aproximadamente 50% da vitamina B12 alimentar são absorvidos por indivíduos com função gastrointestinal normal. Duas são as vias de absorção da vitamina B12, uma associada ao fator intrínseco e outra por difusão passiva, sendo a primeira um processo de absorção ativa, que necessita de condições fisiológicas normais do estômago, inclusive o fator intrínseco, de enzimas pancreáticas e do íleo terminal. Essa preservação irá auxiliar na liberação da proteína transportadora de vitamina B12 no estômago, pela ação do ácido gástrico e da pepsina (ENGLAND; LINNELL, 1980; FAIRBANKS; KLEE, 1998). 82 Unidade II Ácido clorídrico salivar AlimentoAlimento Células parietais gástricas Estômago Lançamento de vitamina B12 Proteína transportadora de vitamina B12 haptocorrina Mitocôndria Citosol Metilmalonil CoA TC Homocisteína Metionina Tetrahidrofolato Metiltetrahidrofolato MetilcobalaminaMetilcobalamina Adenosil Adenosil cobalaminacobalamina Succinil CoA Tripsina pancreática Fator intrínseco transportador de vitamina B12 Complexo B12/Fator intrínseco liga-se ao receptor de culinina nas células da mucosa do íleo B12 exposta com proteína resistente a drogas Vitamina B12 levada por receptores de transcobalamina (CD320) Vitamina degradada por lisossomos no fígado, medula óssea e outras células Proteína transcobalamina de transporte de vitamina B12 Complexo B12 circulante MRP1 Fator intrínseco degradado pelo lisossomo Plasma sanguíneo Cub Amn Vitamina B12 biliar Intestino delgado superior Intestino delgado inferior B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 B12B12 TC TC HC HC HC HC HC IF IF IF Figura 23 – Descrição de absorção da vitamina B12 Fonte: Green (2017, p. 9). O ambiente adequado para que a vitamina B12 seja corretamente absorvida inicia na boca e posteriormente no estômago, que necessita do pH fisiológico decorrente da secreção de ácido clorídrico pelas células parietais; a partir daí, a vitamina livre se liga à proteína R no estômago, ou seja, uma cobalofilina, proteína secretada na saliva, nos sucos gástrico e intestinal e no soro. Essa proteínaé degradada pelas enzimas pancreáticas que agem em meio alcalino no intestino delgado; dessa forma, a vitamina B12 se liga ao fator intrínseco, proteína secretada pelas células gástricas parietais, com uma relação de dependência entre a secreção de histamina, gastrina e insulina a partir do nervo vago. Esse complexo é absorvido por fagocitose, e ainda não se sabe ao certo se ele é absorvido de forma intacta na célula intestinal ou se a vitamina é transferida do complexo para a ligação intracelular, deixando o apofator intrínseco na superfície da mucosa (ENGLAND; LINNELL, 1980; FAIRBANKS; KLEE, 1998; MAFRA; COZZOLINO, 2004). 83 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A absorção da vitamina B12 é lenta e o seu ápice é alcançado entre seis a oito horas depois de uma dose oral; seu local de maior reserva é no fígado. A vitamina B12 circula no plasma ligada à transcobalamina (TC) I, II e III, porém, sua maior parte circula ligada a uma glicoproteína ainda com a função pouco esclarecida (holoHc), sem receptores celulares, logo, inerte; uma pequena fração de vitamina B12 circula ligada à transcobalamina III (Tc III). A excreção de vitamina B12 se dá pelas fezes, sendo proveniente da síntese bacteriana, da bile e da vitamina que não foi absorvida da dieta. O seu excesso no plasma ocorre apenas quando em administração parenteral, e a eliminação é feita pela via urinária em pequena quantidade (aproximadamente 0,1% a 0,2% do estoque total corporal), porém, em pessoas com problemas biliares e associações a taxa de excreção pode estar aumentada, ocasionando uma provável deficiência (GARCÍA-CASAL et al., 1998). Outra proteína envolvida no transporte da vitamina B12 é a holo-Tc, uma proteína produzida por fígado, macrófagos e íleo que contém a fração biologicamente ativa da cobalamina, além de possibilitar a entrada específica da cobalamina em todas as células do corpo (GARCÍA-CASAL et al., 1998). Observação Com o surgimento da psiquiatria nutricional, iniciou-se uma série de estudos aprofundando o papel dos nutrientes na saúde mental; logo, identificou-se que a vitamina B12 pode apresentar papel relevante na prevenção da depressão e das desordens neurológicas. 5.3.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) Os estudos que avaliam a biodisponibilidade da vitamina B12 são escassos e indicam que a absorção fracionária diminui à medida que a ingestão aumenta. A insuficiência pancreática pode ser um fator para o desenvolvimento da deficiência em vitamina B12 pela falha em sua metabolização. Pacientes com o vírus HIV positivo também podem desenvolver carências desta vitamina (MAFRA; COZZOLINO, 2004). A deficiência de vitamina B12 pode apresentar diferentes gravidades, sendo vários os fatores etiológicos como problemas de mal absorção, gastrectomia, ressecção ileal, abuso de óxido nítrico, doença pancreática, vegetarianismo, doenças gástricas, entre outros (GREEN, 2017). Algumas pesquisas realizadas com a cianocobalamina radiomarcada demostraram que, em uma dose de 1 μg, administrada, aproximadamente 50% da vitamina são absorvidos. Quando a dose está entre 5 e 25 μg, essa porcentagem varia entre 20 e 5%, respectivamente. Uma refeição contendo de 1,5 a 2,5 μg de vitamina B12 pode limitar a sua absorção em virtude da saturação de receptores localizados no íleo. 84 Unidade II Ao transpormos esse raciocínio para os alimentos, podemos considerar que em 100 g de leite há aproximadamente de 0,3 a 0,4 μg de vitamina B12, e sua biodisponibilidade é de cerca de 65%; ao aquecermos o leite, pode ocorrer perdas de até 50% da vitamina e quando pasteurizado, essa perda está entre 5 e 10%. Em ovos, a biodisponibilidade pode variar entre 4 e 9%. Pacientes idosos ou aqueles submetidos a cirurgia bariátrica desenvolvem carência de vitamina B12 pela reduzida secreção de ácido clorídrico; pacientes vegetarianos estritos também são grupo de risco para a sua carência, em decorrência da ausência no consumo de alimentos fonte. Estudos realizados na Guatemala, Índia e México identificaram outros grupos de risco que precisam ser considerados e devidamente assistidos em assistência primária: nutrizes, gestantes e lactentes (GARCÍA-CASAL et al., 1998). 6 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINAS B1, NIACINA, RIBOFLAVINA E PIRIDOXINA 6.1 Vitamina B1: nomenclatura, estrutura química e função A tiamina ou vitamina B1 é composta por um anel pirimídico com um grupamento amina que é ligado a um anel tiazol por uma ponte metileno. Pode existir de três formas: tiamina trifosfato (TPP), tiamina difosfato ou tiamina pirofosfato (TDP) e tiamina monofosfato (TMP). Há cerca de 1.300 anos era reconhecida uma polineuropatia identificada como beribéri, cujo significado no Sri Lanka era “eu não posso – eu não posso”, isto porque essa doença do sistema nervoso periférico ocasionava um intenso cansaço (SILVA; COZZOLINO, 2016). No século XIX, com a introdução do arroz polido na alimentação, a doença tornou-se problema de saúde pública, especialmente no leste da Ásia. Na ocasião, a doença era atribuída a um fator infeccioso presente no arroz, porém após pesquisas, identificou-se que o polimento do arroz traria como consequência a redução no teor dessa vitamina, presente no alimento integral. A causa dessa carência nutricional foi comentada como alimentar em 1880 pelo almirante Takaki, que reduziu a incidência da doença pela adição de peixe, carne, cevada e vegetais à alimentação dos marinheiros japoneses. Em 1897, Christiaan Eijkman, um patologista holandês, foi enviado para a Indonésia a fim de estudar a causa da polineuropatia que acometia a população. Na ocasião, ele observou que os frangos do seu laboratório desenvolviam sintomas semelhantes ao beribéri quando alimentados com arroz polido, e que a doença desaparecia quando alimentos integrais como farelo de arroz ou um extrato aquoso feito à base do resíduo do polimento era adicionado à ração dos animais (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). A vitamina B1 ou tiamina foi a primeira vitamina a ter a sua estrutura química determinada, e a partir de então o químico polonês Casimir Funk a identificou no farelo de arroz, nomeando-a como um fator “antiberibéri", já que reconhecidamente essa vitamina auxiliava no tratamento desta doença tanto em animais como em humanos; em 1936, a tiamina teve o esclarecimento completo de sua estrutura pelo bioquímico americano Robert R. Williams, sendo que o mesmo cientista ficou reconhecido por exaltar a essencialidade dos nutrientes na alimentação. 85 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A estrutura química da vitamina B1 está exposta na figura a seguir e podemos observar que esta é formada pela ligação de metileno entre uma molécula de pirimidina substituída e um anel tiazol. OH H3CH3C S N+ N N NH2 Figura 24 – Estrutura química da vitamina B1 (tiamina) Disponível em: https://bit.ly/3rw1ggM. Acesso em: 23 jul. 2021. A tiamina desempenha importante função como coenzima e atua na transmissão nervosa por meio das formas tiamina pirofosfato (TPP) e tiamina trifosfato (TT); atualmente, sabe-se que a tiamina, em combinação com o fósforo, forma a coenzima tiamina pirofosfato (TPP) que inclusive é a sua forma fisiologicamente ativa, e atua como uma cocarboxilase, elemento fundamental na descarboxilação oxidativa dos α-cetoácidos e na utilização das pentoses (na via da hexose monofosfato). A via da pentose fosfato é o principal caminho do metabolismo de carboidratos em alguns tecidos, e uma alternativa significativa para a glicólise em todos os tecidos; logo, compõe o nosso sistema energético. A importância principal dessa via é a produção de NADPH para uso nas reações biossintéticas (em especial da lipogênese) e na ressíntese de ribose para a síntese de nucleotídios (SILVA; COZZOLINO, 2016). Essa vitaminaparticipa também nas reações da transcetolase na via da pentose fosfato, fornecendo ribose para a síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos. 6.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Em alimentos, a tiamina pode ser encontrada na forma fosforilada (produtos de origem animal) ou livre (produtos de origem vegetal) e as suas fontes alimentares predominantes são: carne suína, presunto, frutos do mar, entre outras proteínas de origem animal em menores proporções e leveduras, farelo de trigo, cereais integrais e castanhas como as mais concentradas (VIEIRA FILHO et al., 1997). A sua absorção é feita principalmente no intestino delgado e quando consumida em baixas quantidades, a vitamina é absorvida por um transporte ativo saturável e, diante de altas concentrações, por difusão passiva. Durante o processo de absorção, a tiamina livre é fosforilada à TPP pela tiamina pirofosfoquinase, enzima presente na mucosa intestinal. Após a entrada na célula, a TPP é defosforilada por fosfatases 86 Unidade II microssomais. No plasma, a tiamina encontra-se como monofosfato de tiamina (60%) e o restante na sua forma livre, que pode ser rapidamente fosforilada no fígado. Todos os tecidos captam as formas livres ou fosforiladas e são capazes de transformá-las em di e trifosfato de tiamina, pela ação enzimática da pirofosfoquinase (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). A tiamina dos alimentos pode ser absorvida na sua forma livre ou como fosfato de tiamina, pela ação das fosfatases intestinais. A absorção ocorre principalmente no duodeno, mas também no jejuno e em menor proporção no íleo. Quando a oferta é baixa, a tiamina é absorvida por transporte ativo saturável, dependente da adenosina trifosfatase dependente de sódio, enzima presente na membrana basolateral do endotélio vascular (VANNUCCHI; CUNHA, 2009; PRIORI et al., 2016). Em seguida, a tiamina é transportada para a circulação sanguínea, tanto para o plasma como para os eritrócitos. No organismo, pode ser armazenada no coração, no cérebro, nos rins e no fígado. Uma pequena parcela é absorvida, e o restante é excretado pela urina em aproximadamente 2 horas. Tabela 21 – Valores de DRIs para tiamina Ciclos de vida EAR (mg) RDA (mg) Recém-nascidos e crianças 0-6 meses 7-12 meses 1-3 anos 4-8 anos – – 0,4 0,5 0,2 (AI) 0,3 (AI) 0,5 0,6 Homens 9-13 anos 14-18 anos > 70 anos 0,7 1 1 0,9 1,2 1,2 Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-70 anos > 70 anos 0,7 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,1 1,1 Gravidez e lactação ≤ 18-50 anos 1,2 1,4 AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada. Fonte: Silva e Cozzolino (2016, p. 449). Para a manutenção desses processos fisiológicos é essencial o consumo de seus alimentos fonte e correto aproveitamento da vitamina, o que ocorre mediante o consumo adequado do nutriente. 87 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES De acordo com Vannucchi e Cunha (2009), a deficiência de tiamina pode resultar em três síndromes distintas: 1) beribéri seco, caracterizado por neuropatia periférica crônica; 2) beribéri úmido, no qual insuficiência cardíaca e anormalidades metabólicas predominam, com pouca evidência de neuropatia periférica; e 3) encefalopatia de Wernicke com psicose Korsakoff, caracterizada por confusão mental, dificuldade na coordenação motora e paralisia do nervo ocular (oftalmoplegia). • O beribéri seco caracteriza-se por processo degenerativo sem fundo inflamatório das bainhas de mielina, com quadro de neuropatia periférica que pode ser dolorosa ou não, de caráter simétrico, com envolvimento das funções sensitiva, motora e reflexa. Figura 25 – Manifestações da deficiência de tiamina, na forma de beribéri seco Disponível em: https://bit.ly/3lTaMYT. Acesso em: 23 jul. 2021. • O beribéri úmido manifesta-se por alterações hemodinâmicas secundárias à vasodilatação periférica, promovendo o aumento do débito cardíaco, a retenção de sódio e de água, com desenvolvimento de edema (agudo ou crônico), e insuficiência cardíaca. Na forma aguda ocorre lesão miocárdica com sinais e sintomas de dispnéia, cianose, taquicardia, cardiomegalia acentuada, hepatomegalia, sopros arteriais e estase jugular, podendo evoluir para choque circulatório e óbito. Na forma crônica do beribéri úmido, ocorre grande aumento do débito cardíaco devido à vasodilatação periférica intensa, que leva a taquicardia, elevação da pressão venosa periférica, elevação da pressão diastólica final do ventrículo direito e retenção de sódio e água, com consequente quadro de insuficiência cardíaca congestiva. 88 Unidade II • O quadro clínico da síndrome de Wernicke-Korsakoff é caracterizado por uma tríade de sinais e sintomas: 1) alterações motoras oculares; 2) ataxia e 3) comprometimento das funções mentais. Secundariamente, ocorre prejuízo do aproveitamento da glicose como fonte energética que causa degeneração da bainha de mielina das fibras nervosas e dos nervos periféricos. A diminuição da atividade da enzima piruvato deidrogenase na deficiência de tiamina resulta em aumento da concentração plasmática de lactato e piruvato. A sobrecarga oral de glicose e o exercício físico moderado podem determinar acidose metabólica, que, embora inespecífico, é um teste indicativo de deficiência de tiamina, sendo algumas vezes utilizado na prática clínica. Essa vitamina, se dosada no sangue, não será um indicador sensível de seu estado nutricional; uma quantidade significante pode ser excretada inalterada na urina. A determinação da quantidade excretada após uma dose teste de tiamina (5 mg ou 19 µmol por via parenteral) é utilizada para avaliar o estado nutricional em relação a essa vitamina. Em condições normais, após quatro horas, haverá excreção superior a 300 µmol da vitamina; indivíduos deficientes apresentam excreção menor que 75 µmol (PRIORI et al., 2016). Não há evidências de qualquer efeito tóxico da tiamina por via oral, embora altas doses (> 400 mg/dia) por via parenteral tenham sido associadas a depressão respiratória em animais e choque anafilático em seres humanos. Duas condições foram associadas a esse excesso: a hiperssensibilidade e a dermatite de contato, porém, nada conclusivo. 6.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) O etanol é capaz de inibir apenas o processo de absorção ativa da tiamina, mas não interfere na difusão passiva. Com relação aos conhecidos fatores antinutricionais dietéticos, as fibras dietéticas (provavelmente pela presença de ácido fítico) e os compostos fenólicos interferem na biodisponibilidade da tiamina (SILVA; COZZOLINO, 2016). Na atualidade, a deficiência primária de tiamina é rara, embora possa ser encontrada em populações cuja alimentação é rica em carboidratos. Em alcoólatras, essa deficiência ocorre, porém não de forma isolada, mas sim associada a outras deficiências e fatores como a ingestão insuficiente, a diminuição da absorção e a redução da utilização da tiamina, por alteração metabólica na etapa de fosforilação. Importante ressaltar que por se tratar de uma vitamina hidrossolúvel, durante o preparo térmico dos alimentos poderá ocorrer perdas (PRIORI et al., 2016). Outras são as situações que influenciarão no aproveitamento dessa vitamina por nosso organismo, envolvendo momentos fisiológicos particulares como a gestação e a lactação, ou riscos envolvidos a alguns procedimentos médicos e doenças, conforme quadro a seguir. 89 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Quadro 5 – Situações que interferem na demanda metabólica da tiamina Deficiências prováveis Situações Demanda metabólica e/ou fisiológica aumentada Metabolismo prejudicado da tiamina Absorção reduzida de tiamina Aumento da aliminação da tiamina Gravidez e lactação, atividade física intensa,doença intercorrente (câncer, febre, hipertireoidismo), dieta rica em carboidratos Insuficiência hepática Cirurgia ou doença gastrintestinal, diarreia, vômitos Diálise e diuréticos de alça Fonte: Silva e Cozzolino (2016, p. 443). 6.2 Niacina: nomenclatura, estrutura química e função Vitamina identificada a partir da doença pelagra na Europa em 1735, por Gaspar Casal, médico da corte espanhola, a sua primeira publicação sobre a doença ocorreu em 1762. Chamada inicialmente de “lepra das Astúrias”, foi associada com a pobreza e a ingestão de milho deteriorado. Gaspar Casal descreveu os detalhes do quadro demencial e das lesões observadas em torno do pescoço dos pacientes, que ficaram conhecidas como “Colar de Casal” (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). Em 1867, a niacina foi reconhecida como um composto químico, o ácido nicotínico, produzido pela oxidação da nicotina, sem uma reconhecida importância nutricional. Em 1935, a sua função metabólica como parte da coenzima II (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato – NADP) foi descoberta e estabelecido um número desse composto entre as vitaminas do grupo B (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). A pelagra é caracterizada por dermatite fotossensível, parecida com queimadura grave de sol, com um padrão de distribuição típico, semelhante a uma borboleta na face, afetando todas as partes da pele expostas à luz solar; lesões similares na pele podem ocorrer em áreas não expostas à luz, porém sujeitas a pressões, como joelhos, cotovelo, pulso e tornozelo (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016). Niacina é um termo genérico que engloba o ácido nicotínico e a nicotinamida, dois nucleotídeos piridínicos cuja função é essencial para o metabolismo energético, já que atuam conjuntamente com o triptofano como precursores da coenzima nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NAD, coenzima I) e de sua forma fosforilada (NADP, coenzima II), participando do ciclo do ácido cítrico, nas reações produtoras de energia celular (VANNUCCHI; CUNHA, 2009; MAKAROV; TRAMMELL; MIGAUD, 2019). OH O N Figura 26 – Estrutura química da niacina Disponível em: https://bit.ly/3hZP050. Acesso em: 23 jul. 2021. 90 Unidade II Em nosso organismo é possível encontrar no mínimo 200 enzimas dependentes de NAD e NADP, cuja função direciona-se ao metabolismo dos macronutrientes, além de participarem na síntese de hormônios adrenocorticais a partir da acetil coenzima A (CoA), na conversão de ácido láctico em ácido pirúvico (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). Algumas pesquisas clínicas têm evidenciado um importante papel da niacina na redução de risco cardiovascular, isso porque essa vitamina possui evidência científica na redução dos níveis de LDL-Col, de triacilglicerol e da lipoproteína A, além de associar-se com a melhora da intolerância a glicose; porém este efeito é demonstrado quando ocorre a suplementação da niacina, o que em alguns casos, dependendo da dose utilizada, apresenta risco para o desenvolvimento de rubor (“flushing”), prurido, dor de cabeça e sintomas gastrointestinais. Em fontes vegetais, a niacina está presente na forma de ácido nicotínico, que tende a ser convertido em NAD no intestino ou no fígado e, posteriormente, em nicotinamida, pela ação da enzima NAD glicohidrolase, para posterior distribuição aos tecidos alvo. Outras fontes alimentares de niacina são os cereais, porém ela não é biologicamente disponível, uma vez que se encontra na forma esterificada (niacitina), que é presumivelmente uma forma de armazenamento de baixa biodisponibilidade (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016). 6.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Em humanos, a niacina é sintetizada a partir do triptofano e obtida também por fontes alimentares. Quantidades significativas da vitamina são encontradas na carne, principalmente bovina e suína e no fígado e posteriormente nos legumes, nos ovos, nos grãos de cereais, nas leveduras, nos peixes e no milho. O leite não é caracterizado como uma fonte alimentar de niacina, porém, o é de triptofano, que provê a niacina equivalente mais que suficiente (VANNUCCHI, 2007; VANNUCCHI; CUNHA, 2009). Após a ingestão de alimentos fonte, mesmo que em baixa concentração, a absorção do ácido nicotínico e da nicotinamida ocorre rapidamente em toda a extensão do intestino delgado. No intestino, os nucleotídeos da nicotinamida são hidrolisados e a nicotinamida liberada é absorvida por difusão facilitada; ela irá circular no plasma na forma livre, sendo transportada para o fígado e convertida a NAD(H) e NADP(H), com a participação da vitamina B6. A sua meia vida plasmática é relativamente curta (aproximadamente 1 hora) e os seus principais metabólitos são N-metilnicotinamida, N-metil-2-piridona-5-carboxamida e N-metil-4-piridona-5-carboxamida, sendo excretados na urina (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). Os valores de ingestão recomendados são: 91 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Tabela 22 – Valores de DRIs para niacina Estágio de vida EAR (mg/dia) RDA (mg/dia) UL (mg/dl) Recém-nascidos e crianças 0-6 meses 7-12 meses 1-3 anos 4-8 anos – – 5 6 2 (AI) 4 (AI) 6 8 ND ND 10 15 Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-70 anos > 71 anos 9 12 12 12 12 16 16 16 20 30 35 35 Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-70 anos > 71 anos 9 11 11 11 12 14 14 14 20 30 35 35 Gestantes ≤ 18 anos 19-50 anos 14 14 18 18 30 35 Lactantes ≤ 18 anos 19-50 anos 13 13 17 17 30 35 AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; ND = Não definido; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Vannucchi, Carvalho e Chiarello (2016, p. 504). Observação A nicotinamida adenina dinucleotídeo, conhecida como NAD, está presente em todas as células vivas e atua como importante coenzima, podendo ser encontrada em sua forma oxidada (NAD+), resultado do aceite de um átomo de hidrogênio; pode ser encontrada também em sua forma reduzida, resultante da doação de um átomo de hidrogênio (NADH). Em sua forma reduzida, esse elemento desempenha papel importante na produção de energia celular, já que durante o Ciclo de Krebs, especificamente durante a reação de oxidação de glicose, compõe o saldo resultante (6 moléculas de NADH), juntamente a duas moléculas de flavina adenina nucleotídeo reduzido (FADH2), duas moléculas de adenosina trifosfato (ATP) e quatro moléculas de dióxido de carbono (CO2). 92 Unidade II Em doses de aproximadamente 3 a 4 g, a niacina é quase completamente absorvida. Nos alimentos de origem vegetal, a sua biodisponibilidade é menor, pois grande parte está na forma complexada, com carboidratos e peptídios, conhecida como niacitina e niacinogênio, respectivamente. Já nos alimentos de origem animal, encontra-se complexada a dinucleotídios, nas formas de NAD(H) e NADP(H), que apresentam maior biodisponibilidade. A síntese de niacina a partir do triptofano é dependente de uma variedade de fatores dietéticos e metabólicos, como a ingestão de triptofano, vitamina B6, ferro e riboflavina, o uso de contraceptivos orais com altas doses de estrógeno e a presença da síndrome carcinoide, na qual o triptofano é oxidado a 5-hidroxitriptofano e serotonina. O valor de Noael (no observed adverse effect level) para o ácido nicotínico é de 500 mg (250 mg de liberação lenta) e de 1.500 mg para nicotinamida, e o Loael (lowest observed adverse effect level) é de 1.000 mg (500 mg de liberação lenta) para o ácido nicotínico e de 3.000 mg para a nicotinamida. Os limites superiores toleráveis de ingestão (UL) para niacina, segundo estágio de vida, sexo e condições especiais (gestação e lactação), estão entre 10 a 35 mg/dia, sendo que para crianças até 12 meses não são estabelecidos esses valores (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016). Doença hepática e carência de zinco são fatores que interferem diretamente no metabolismo da niacina e podem levar ao desenvolvimento da pelagra (VANNUCCHI, 2007). 6.3 Riboflavina:nomenclatura, estrutura química e função Em 1879, Wynter Blyth isolou a riboflavina a partir do soro do leite, denominando-a de lactocromo. Posteriormente, a vitamina foi reconhecida em diferentes alimentos ou substâncias, recebendo o nome de lactoflavina, ovoflavina, hepatoflavina, verdoflavina, uroflavina e vitamina G. Atualmente, é conhecida como vitamina B2 ou riboflavina, por conta de sua cor amarela do grupo flavínico (do latim flavus, “amarelo”) e devido à presença de ribose em sua estrutura (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). NH N N O H N O Sistema de anéis isoaloxazina O 1 2 34 56 7 8 9 10 OH OH OH 1' 2' 3' 4' 5' Cadeia ribitil Figura 27 – Fórmula estrutural da riboflavina, em destaque a cadeia ribitil e o sistema de anéis isoaloxazina Fonte: Souza et al. (2005, p. 1). 93 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A forma fosforilada ativa da riboflavina foi identificada no extrato de levedura em 1932 e posteriormente outros estudiosos esclareceram a sua estrutura química. Em 1938, Warburg e Christian isolaram e caracterizaram a flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e demonstraram a sua participação como coenzima. A partir dessa época, seguiram-se muitos experimentos em animais de laboratórios, buscando conhecer os efeitos da fortificação de alimentos com riboflavina e para verificar as manifestações clínicas da deficiência dessa vitamina (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). A determinação das necessidades nutricionais e a biodisponibilidade da riboflavina foram avaliadas entre 1940 e 1960. Em 1968, Glatzle propôs o teste da atividade da glutationa redutase para avaliar os níveis de riboflavina. Tabela 23 – Valores de DRIs para riboflavina Estágio de vida EAR (mg/dia) RDA (mg/dl) Recém-nascidos e crianças 0-6 meses 7-12 meses 1-3 anos 4-8 anos – – 0,4 0,5 0,3 (AI) 0,4 (AI) 0,5 0,6 Homens 9-13 anos 14-70 anos > 71 anos 1,8 1,1 1,1 0,9 1,3 1,3 Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-70 anos > 71 anos 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1,1 1,1 Gestantes 1,2 1,4 Lactantes 1,3 1,6 EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; DRI = Ingestão dietética de referência. Fonte: Vannucchi, Carvalho e Chiarello (2016, p. 459). A riboflavina, 7,8-dimetil-10-ribitil-isoaloxazina, é uma vitamina hidrossolúvel pertencente ao complexo vitamínico B2. Ela é encontrada na forma livre, como FMN e FAD em seus alimentos fonte. Em tecidos biológicos, é encontrada principalmente como flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e, em menor extensão, como flavina mononucleotídeo (FMN) e como grupos prostéticos de flavoproteínas responsáveis por processos de óxido-redução. Os alimentos fonte de riboflavina são a carne, o peixe e, principalmente, os vegetais de cor verde-escura (SOUZA et al., 2005). 94 Unidade II As suas formas metabolicamente ativas, FAD e FMN, têm papel essencial no metabolismo humano, atuando como coenzimas para uma grande variedade de flavoproteínas respiratórias, algumas das quais contêm metais (como a xantina oxidase); nestes casos, a riboflavina poderá desempenhar ação como cofator redox no metabolismo energético. Outras funções desempenhadas por essa vitamina do complexo B relacionam-se à formação dos eritrócitos, na neoglicogênese e na regulação das enzimas tireoideanas (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). Importante fundamentalmente em organismos aeróbios, a riboflavina atua como sendo precursora de importantes coenzimas participantes da cadeia transportadora de elétrons como a FAD e FMN. Também origina muitas das flavinas que se encontram ligadas a diversas enzimas, que atuam na catálise de muitas reações importantes como, por exemplo, as relacionadas ao reparo do DNA (SOUZA et al., 2005). Riboflavina NH OH OH OH HO N N N O O NH OP(O)(OH)2 OH OH HO N N N O O Flavina mononucleotídio (FMN) NH O O O O O N N N N OH OH HO NH2 HO O P P OH OH HO N N N O O Flavina adenina dinucleotídio (FAD) Figura 28 – Fórmula molecular da riboflaviname derivados Fonte: Vannucchi, Carvalho e Chiarello (2016, p. 456). 95 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 6.3.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Com exceção do leite e dos ovos, que contêm grandes quantidades de riboflavina livre relacionada a ligadores proteicos específicos, a maioria da vitamina nos alimentos está como coenzima de flavina ligada a enzimas, cerca de 60% a 90% como FAD, como é o caso da riboflavina presente no leite materno (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016). Após o consumo de alimentos fonte, ocorre no estômago a hidrólise feita pelo suco gástrico liberando a riboflavina, para a posterior absorção no jejuno. Embora o mecanismo de absorção seja pouco conhecido, ocorre a dependência entre o número de transportadores no epitélio intestinal ou da variação da atividade desses transportadores, regulados pela disponibilidade corporal da vitamina. Embora pouco absorvida, a riboflavina pode ser produzida pela flora bacteriana do intestino grosso. Após a absorção, a maior parte da riboflavina é fosforilada na mucosa intestinal pela enzima flavoquinase e entra na circulação sanguínea como riboflavina fosfato. Para tornar-se mais solúvel, a riboflavina fosfato liga-se a proteínas, sendo a albumina uma das principais, para percorrer o plasma sanguíneo. A concentração sanguínea ocorre em 50% na forma de riboflavina livre, 40% como FAD e 10% como FMN (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016; VANNUCCHI; CUNHA, 2009; SOUZA et al., 2005). O armazenamento corporal da riboflavina é restrito e ocorre principalmente no fígado, baço e músculo cardíaco. Os mecanismos homeostáticos não permitem grandes variações na concentração de riboflavina no cérebro. Quando as necessidades metabólicas são atingidas, ocorre aumento da excreção urinária da riboflavina e de seus metabólitos, até que a absorção intestinal seja saturada. Vale ressaltar que a vitamina B2 não possui reservas corporais. De acordo com Vannucchi, Carvalho e Chiarello (2016, p. 458): A conservação da riboflavina nos tecidos é muito eficiente em situações de deficiência. A diferença entre a concentração mínima de flavina no fígado e o nível no qual ocorre a saturação é de apenas quatro vezes. No sistema nervoso central a diferença entre a deficiência e a saturação é de apenas 35%. A concentração de coenzimas de riboflavina nos tecidos parece estar sob o controle da atividade da flavoquinase e da síntese e do catabolismo de enzimas dependentes de flavina. Quase todas as vitaminas nos tecidos estão ligadas a enzimas, e a riboflavina livre fosfato e a FAD são rapidamente hidrolisadas em riboflavina. Se não é refosforilada, rapidamente é difundida para fora dos tecidos, sendo excretada. Na deficiência, a única perda de riboflavina dos tecidos se dá por meio da riboflavina ligada covalentemente à enzima, e mesmo assim em pequena quantidade. 96 Unidade II 6.3.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) A distribuição da riboflavina nos alimentos é ampla, mas a sua concentração é baixa. Entre os alimentos-fonte, podem-se destacar o leite e seus derivados, carne e vísceras (como fígado e rins), vegetais folhosos verdes (como a couve, o brócolis, o repolho e o agrião), ovos e ervilhas. Nos países em desenvolvimento, as principais fontes de riboflavina são os vegetais verdes; nos países desenvolvidos, os produtos lácteos (BARRETTO; CYRILLO; COZZOLINO, 1998). Em solução aquosa, a riboflavina é moderadamente solúvel, termoestável e sensível à radiação ultravioleta; portanto, ao preparar os alimentos em cozimento, estima-se uma perda de cerca de 20% da sua concentração, podendo chegar a 50% se houver exposição solar durante o processo (BARRETTO; CYRILLO; COZZOLINO, 1998). Durante o processamento de grãos há perda consideráveldo teor de riboflavina dos alimentos. A análise da disponibilidade de nutrientes presentes em alimentos da “cesta básica” mostrou que a oferta de riboflavina atende a 33,8% de adequação em relação às recomendações, quantidade considerada insatisfatória. Embora ocorra essa vulnerabilidade, parece existir constante adequação entre o consumo alimentar e as necessidades humanas dessa vitamina (BARRETTO; CYRILLO; COZZOLINO, 1998). Porém, estudos realizados na década de 1970 mostraram que a ingestão de riboflavina foi geralmente baixa em grupos populacionais de baixa renda, em todas as regiões brasileiras, especialmente de áreas urbanas. Pessoas com baixa ingestão de riboflavina constituem-se no grupo de risco para a deficiência, que são os idosos, as mulheres em uso crônico de contraceptivos orais, as crianças e os adolescentes de baixo nível socioeconômicos. Os quadros de deficiência podem ocorrem em pessoas com baixa ingestão, no alcoolismo, em pacientes com doenças que cursam com estresse orgânico grave (como nas queimaduras e no pós-operatório de grandes cirurgias), além da má absorção intestinal. A deficiência de riboflavina tem sido observada em pacientes com doenças crônicas debilitantes (infecção pelo HIV, tuberculose, endocardite bacteriana subaguda), diabetes, hipertireoidismo e cirrose hepática. Recém-nascidos sob fototerapia prolongada para tratamento de hiperbilirrubinemia podem apresentar sintomas e alterações bioquímicas de deficiência de riboflavina, devido à fotólise dessa vitamina; essa fotólise da riboflavina leva à formação de lumiflavina (em solução alcalina) e lumicromo (em solução ácida ou neutra) (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016). A lumiflavina e o lumicromo resultantes dessa exposição catalisam a oxidação da vitamina C; portanto, mesmo uma breve exposição do alimento à luz, que possibilita pequena perda de riboflavina, pode causar perdas consideráveis de vitamina C (VANNUCCHI; CARVALHO; CHIARELLO, 2016). Alguns fármacos (como a ouabaína, a teofilina e a penicilina) são antagonistas da riboflavina, por dificultarem a ligação da flavina com as flavoproteínas; indivíduos que fazem uso crônico de algumas medicações podem apresentar risco de desenvolver a deficiência de riboflavina, devido às interações entre o fármaco e a vitamina. Medicamentos como a clorpromazina, as fenotiazinas, os barbitúricos, 97 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES o antibiótico estreptomicina e os contraceptivos orais podem diminuir a absorção intestinal ou a reabsorção renal, por mecanismos diversos, entre eles a competição com a riboflavina. Nesses casos é necessária a suplementação para a prevenção da deficiência e de seus agravos. A excreção urinária de riboflavina (basal ou após uma dose teste) e de seus metabólitos pode ser utilizada como um índice de estado nutricional do indivíduo em relação a essa vitamina. Quando os tecidos estão saturados, ocorre rápido aumento da excreção urinária, entretanto, indivíduos com balanço nitrogenado negativo podem apresentar aumento da excreção urinária como resultado do catabolismo das flavoproteínas dos tecidos e perda de seus grupos prostéticos. A riboflavina pode ser usada em desordens mitocondriais para compensar os defeitos genéticos na formação específica de flavoproteínas. É usada como suplemento durante fototerapia para icterícia neonatal, sendo que alguns estudos utilizam a sua suplementação para a redução dos sintomas de crises de enxaqueca durante um período de três meses. Devido à sua baixa solubilidade e limitada absorção do trato gastrointestinal, a riboflavina não tem toxicidade por via oral significante ou mensurável. Após administração de altas doses por via parenteral (300-400 mg/kg peso corporal), pode haver cristalização das moléculas de riboflavina com deposição renal, devido à sua baixa solubilidade – o seu excesso pode ocasionar coloração alaranjada na urina (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). 6.4 Piridoxina: nomenclatura, estrutura química e função A vitamina B6 (cloridrato de piridoxina) é um pó cristalino branco, inodoro e relativamente estável ao ar e à luz. Disposta em solução aquosa, tende a ser mais estável em valores de pH menores que 5, tornando-se menos estável em valores de pH maiores que 7, especialmente quando irradiada com luz na região do UV-Visível. Essa vitamina está amplamente distribuída na natureza, sendo as fontes alimentares de sua obtenção o fígado, farelo de cereais, levedura, melaço bruto de cana e germe de trigo. Consiste de uma mistura de piridoxina, piridoxal e piridoxamina, que são normalmente interconvertidas no organismo. A vitamina B6 é um nome genérico para um grupo de seis compostos: álcool piridoxina, aldeído piridoxal, amina piridoxamina e seus 5’-fosfatos. O piridoxal 5’-fosfato (PLP) e a piridoxamina 5’fosfato (PMP) constituem as formas coenzimáticas ativas, sendo o PLP a forma de interesse biológico (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, 2016a). Piridoxina NH3C HO OH OH Piridoxal NH3C HO HO OH Piridoxamina NH3C HO NH2 OH Figura 29 – Formas da vitamina B6 mais comuns encontradas Fonte: Aniceto e Fatibello-Filho (2002, p. 1). 98 Unidade II A piridoxina é a forma mais utilizada para a fortificação de alimentos e preparações medicamentosas e a sua ação está relacionada ao metabolismo de aminoácidos, como uma coenzima nas reações de transaminase (interconversão e catabolismo de aminoácidos e na síntese de aminoácidos não essenciais); na descarboxilação para gerar aminas biologicamente ativas; e em outras reações do metabolismo. Esse nutriente atua também como cofator para a ação do glicogênio fosforilase e de outras enzimas (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, 2016a). Está envolvida como cofator para inúmeras reações metabólicas, e por esse motivo participa de muitos processos orgânicos; o PLP tem papel bem definido no metabolismo lipídico, como coenzima na descarboxilação da fosfatidilserina, levando à formação da fosfatidile-tanolamina e, posteriormente, à fosfatidilcolina. De acordo com Ames, Elson-Schwab e Silver (2002), 1/3 das mutações genéticas ocorre pela baixa afinidade de ligação de uma enzima com a sua coenzima, resultando em um índice mais baixo de reação. Cerca de 50 doenças genéticas humanas podem ser tratadas ou melhoradas pela administração de altas doses de cofatores na forma de vitaminas da coenzima correspondente, restaurando a atividade enzimática; para compreendermos a relevância metabólica do PLP, basta compreendermos que ele é utilizado por 112 das 3.870 enzimas catalogadas. Na sequência, observe algumas das enzimas que são dependentes da vitamina B6: ornitina amonitransferase (catalisa a quebra da ornitina a ácido delta-pirrolino-5-carboxílico, o qual é então convertido em prolina), cistationa β-sintetase (catalisa a condensação da homocisteína à forma de cistationina), quiruneninase (envolvida na degradação do triptofano), entre outras (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, 2016a). Seus valores de recomendação nutricional são: Tabela 24 – Ingestões de referência da vitamina B6 Estágio de vida EAR (mg/dia) AI/RDA (mg/dia) UL (mg/dia) Recém-nascidos e crianças 0-6 meses 7-12 meses – – 0,1 0,3 – – Crianças 1-3 anos 4-anos 0,4 0,5 0,5 0,6 30 40 Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 71 anos 0,8 1,1 1,1 1,1 1,4 1,4 1 1,3 1,3 1,3 1,7 1,7 60 80 100 100 100 100 99 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Estágio de vida EAR (mg/dia) AI/RDA (mg/dia) UL (mg/dia) Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 71 anos 0,8 1 1,1 1,1 1,3 1,3 1 1,2 1,3 1,3 1,5 1,5 60 80 100 100 100 100 Gravidez ≤ 18 anos 19-50 anos 1,6 1,6 1,9 1,9 80 100 Lactação ≤ 18 anos 19-50 anos 1,7 1,7 2 2 80 100 AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Morais, Cominetti e Cozzolino (2016a, p. 484).A deficiência em vitamina B6 praticamente não existe, uma vez que ela está presente na maioria dos alimentos. Porém, a ingestão inadequada pode afetar o metabolismo de aminoácidos e possivelmente também a ação dos hormônios esteroides; do ponto de vista clínico, a deficiência em vitamina B6 é manifestada frequentemente por sintomas relacionados ao sistema nervoso central. O metabolismo dessa vitamina é pouco esclarecido, porém as três formas de vitamina B6 são rapidamente absorvidas pelo intestino delgado, especialmente no jejuno por difusão pasiva. A sua concentração sanguínea é de cerca de 6 µg/ dL, estando ligada à albumina plasmática ou à hemoglobina dos eritrócitos. No fígado, as formas não fosforiladas são convertidas naquelas metabolicamente ativas (VANNUCCHI; CUNHA, 2009). O armazenamento da vitamina ocorre no tecido muscular, ligado ao glicogênio, sabendo que a sua excreção é renal e que de forma contrária a muitas vitaminas hidrossolúveis, determinadas doses demonstram perdas ou possíveis excessos com consequências, quase sempre em sistema nervoso central. Morais, Cominetti e Cozzolino (2016a) descrevem que estudos em animais demonstraram o desenvolvimento de lesões dermatológicas e de neuropatia periférica com ataxia, fraqueza muscular e falta de equilíbrio em cachorros recebendo 200 mg de B6 /kg de peso corporal por 40 a 75 dias. Com uma dose de 50 mg/kg de peso corporal não há sinais de toxicidade, porém histologicamente há perdas da mielina nas raízes do nervo dorsal. Em humanos os estudos são pouco frequentes e inconclusivos; os efeitos desse excesso não estão esclarecidos, porém, sugere-se que altas concentrações de piridoxina possam competir com o piridoxal para a fosforilação; a piridoxina fosfato é oxidada para piridoxal fosfato apenas em poucos tecidos. O resultado disso poderia ser a depleção de piridoxal fosfato do nervo periférico e acúmulo de piridoxina fosfato. 100 Unidade II O Noael (no observed adverse effect level) para a piridoxina é de 200 mg/dia e o Loael (lowest observed adverse effect level) é de 500 mg/dia. O UL (tolerable upper intake level) baseou-se em resultados da presença de neuropatia sensorial. A absorção dessa vitamina é eficiente, porém, alguns fatores dietéticos podem alterar esse processo, principalmente nas fontes de origem vegetal; isto porque nesses alimentos ela permanece de forma glicosilada, o que reduz em 50% a eficiência de seu aproveitamento. As perdas de vitamina B6 são altas no cozimento e no processamento (enlatados) de carnes e vegetais. A moagem do trigo para a fabricação da farinha pode resultar em perdas de 70 a 90% e o congelamento de vegetais, de 35 a 55%. Outro fator dietético que interfere em sua biodisponibilidade reduzindo-a é a dieta hiperproteica (MORAIS; COMINETTI; COZZOLINO, (2016a) Alguns medicamentos como isoniazida e contraceptivos orais com elevadas doses de estrogênio podem reduzir as quantidades circulantes de piridoxal fosfato; nos casos de alcoolismo e gestantes com síndrome hipertensiva gestacional, essa vitamina está em concentrações circulantes reduzidas, justificando um possível comprometimento de sua biodisponibilidade. Lembrete De acordo com a Resolução CFN n. 656, de 15 de junho de 2020, o profissional deve levar em consideração inúmeros critérios antes de realizar uma suplementação alimentar. Resumo Na unidade II falamos sobre a importância do ferro na saúde muscular e de todos os tecidos corporais, uma vez que ele transporta oxigênio para os tecidos. O ferro atua de forma efetiva também na prevenção de anemias carenciais e na atividade da enzima citocromo P450. Esse nutriente atua em sintonia com a vitamina C e o cobre, sendo este essencial para o transporte de ferro aos tecidos pela incorporação na transferrina. O folato tem relevância durante a vida intrauterina, pois auxilia a formação do tubo neural. Além disso, desempenha um papel relevante no metabolismo da homocisteína, e conjuntamente com a vitamina B6 e vitamina B12 atua como cofator na metabolização desse aminoácido e na prevenção do aumento de chance de doenças cardíacas pela hiper-homocisteínemia. A vitamina B6, com o magnésio e a vitamina B12, atuam no metabolismo do triptofano, favorecendo a síntese de dopamina, glutamato e serotonina, neurotransmissores indispensáveis para a saúde mental e muito estudados ultimamente na área da saúde mental. 101 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES As vitaminas do complexo B, como tiamina, riboflavina e niacina, são nutrientes que participam do metabolismo energético e preservam a atuação na organela mitocôndria; logo, embora as suas recomendações diárias sejam facilmente atingidas, precisam ser bem aproveitadas, compreensão que só é possível quando observamos as vias metabólicas dos nutrientes e reconhecemos as suas melhores fontes alimentares e técnicas de preparo. Exercícios Questão 1. (Enade 2019) Leia o texto a seguir. Mulheres em idade fértil apresentam perdas regulares do endométrio durante o processo da menstruação. Essa perda de sangue pode favorecer a redução do aporte de ferro no organismo, aumentando as chances de desenvolvimento de anemia por deficiência de ferro. Estima-se ainda que mais de 20% das mulheres em idade reprodutiva sejam afetadas pela deficiência de ferro no mundo, sendo esta a mais comum entre as deficiências de micronutrientes. PHILIPPI, S. T.; AQUINO, R. C. (org.). Recomendações nutricionais nos estágios de vida e nas doenças crônicas não transmissíveis. Barueri: Manole, 2017. Adaptado. Considerando a expressiva carência de ferro em mulheres, avalie as afirmativas a seguir, acerca das orientações dietéticas e nutricionais que promovam o consumo adequado desse nutriente. I – É importante consumir hortaliças de cor amarelo-alaranjado, como a cenoura e a abóbora. II – Deve-se dar preferência ao consumo de alimentos de origem animal, como as carnes e as vísceras. III – É adequado ingerir diariamente alimentos lácteos, como o leite de vaca e o iogurte. IV – É recomendado consumir alimentos de origem vegetal verde-escuros, como o espinafre, associados a alimentos que sejam fontes de vitamina C, como a laranja e a acerola. É correto apenas o que se afirma em A) I e III. B) I e IV. C) II e IV. D) I, II e III. E) II, III e IV. Resposta correta: alternativa C. 102 Unidade II Análise das afirmativas I – Afirmativa incorreta. Justificativa: é importante consumir hortaliças de cor amarelo-alaranjado, como a cenoura e a abóbora, mas elas são fonte de vitamina A, não de ferro. II – Afirmativa correta. Justificativa: alimentos de origem animal, como as carnes e as vísceras, são fontes de ferro. III – Afirmativa incorreta. Justificativa: é adequado ingerir alimentos lácteos, como o leite de vaca e o iogurte. No entanto, eles são fonte de cálcio, não de ferro. IV – Afirmativa correta. Justificativa: os alimentos de origem vegetal verde-escuros são fontes de ferro não heme. O consumo desses alimentos com alimentos que sejam fontes de vitamina C aumenta a absorção de ferro. Questão 2. Leia o texto a seguir. A vitamina B12, ou cianocobalamina, faz parte de uma família de compostos denominados genericamente de cobalaminas. É uma vitamina hidrossolúvel, sintetizada exclusivamente por microrganismos, encontrada em praticamente todos os tecidos animais e estocada primariamente no fígado na forma de adenosilcobalamina. A fonte natural de vitamina B12 na dieta humana restringe-se a alimentos de origem animal, especialmente leite, carne e ovos. PANIZ, C. et al. Fisiopatologia da deficiência de vitamina B12 e seu diagnóstico laboratorial. Bras Patol Med Lab, v.41, n.5, p.323-34, Rio de Janeiro, 2005. Considerando os fatores relacionados à absorção de vitamina B12, avalie as afirmativas. I – A vitamina B12 é liberada pela digestão de proteínas de origem animal e é capturada pela transcobalamina I. Esse complexo é degradado pelas proteases pancreáticas e, posteriormente,de análise cada vez mais precisas e sensíveis, o que foi possível a partir da década de 1970. Esse avanço tecnológico possibilitou quantificar de forma detalhada a presença de traços de ingredientes em alimentos e fluidos biológicos, além de esclarecer a atuação dos alimentos, tidos como nutrientes nos processos orgânicos. O processo de renovação e utilização dos nutrientes é dinâmico, uma vez que a composição corporal e a composição dos componentes sanguíneos são continuamente utilizadas nas reações metabólicas; logo, é constante a necessidade de reposição. Esse conceito de renovação pode ser aplicado a vários níveis do corpo: molecular, celular, tecidos, órgãos (MICHAEL; MACDONALD, 2006). A área da farmácia foi a primeira a iniciar os estudos no campo de biodisponibilidade com a finalidade de reconhecer a proporção em que os fármacos chegam à circulação e desempenham a sua função no corpo humano (MOURÃO et al., 2005). Ao aplicarmos esse conceito à nutrição, especificamente aos micronutrientes, alguns processos fisiológicos devem ser considerados, uma vez que interferem diretamente no potencial de aproveitamento desses nutrientes: a digestão, a absorção intestinal, a utilização e o transporte da vitamina absorvida nos tecidos, bem como a sua absorção celular e conversão para uma forma biologicamente ativa. A palavra “disponível” é chave para a compreensão de todo o processo, uma vez que os micronutrientes podem ser metabolizados dentro da célula e ficar indisponíveis para excreção subsequente, ou simplesmente podem ser armazenados para uso futuro. Com o aprofundamento dessas inter-relações, percebeu-se a necessidade de estender essa compreensão além dos fármacos. Na década de 1980, partindo do princípio de que a simples presença do nutriente na dieta não garante sua utilização pelo organismo, ficou evidente a aplicabilidade do termo biodisponibilidade para a área da nutrição, abordando, dessa forma, a proporção do nutriente que é realmente utilizada pelo organismo (SOUTHGATE et al., 1989). Essa definição, aceita preferencialmente como um conceito, persistiu até pouco tempo. Entretanto, em 1997, no Congresso de Biodisponibilidade realizado em Wageningen, na Holanda, foi proposta uma redefinição para o termo, que seria: “Biodisponibilidade é a fração de qualquer nutriente ingerido que tem o potencial para suprir demandas fisiológicas em tecidos-alvos”. O processo de aproveitamento intracelular dos nutrientes possui uma regulação precisa e que varia de nutriente para nutriente; alguns desses têm em seu processo de absorção uma situação de saturação, 12 Unidade I e mesmo que o nutriente esteja disponível na corrente sanguínea para o aproveitamento celular ele não será utilizado. Nesse caso, uma certa proporção dos micronutrientes circulantes seria excretada e, aparentemente, estaria indisponível. A compreensão na biodisponibilidade dos nutrientes requer a utilização de métodos analíticos específicos como ensaio microbiológico ou físico-químico, relação dose-efeito e uso de isótopos, que consigam analisar a concentração específica de nutrientes dos alimentos. Porém, essas são técnicas de muita complexidade e bastante difíceis de serem realizadas; portanto, atualmente trabalha-se o conceito de biodisponibilidade relativa (MOURÃO et al., 2005). Para que o conceito de biodisponibilidade ficasse claro, no congresso mencionado, ocorrido na Holanda, foi estabelecido o termo slamanghi para auxiliar a compreensão dos fatores que interferem diretamente nesse processo biológico. De forma clara e simples, por meio da compreensão de cada letra desse termo, é possível identificar os aspectos que devem ser considerados no estudo de biodisponibilidade: • S = Species (especiação do nutriente). • L = Linkage (ligação molecular). • A = Amount in the diet (quantidade na dieta). • M = Matrix (matriz em que o nutriente está incorporado). • A = Attenuators of absorption and bioconversion (atenuadores da absorção e bioconversão). • N = Nutrient status (estado nutricional do indivíduo). • G = Genetic factors (fatores genéticos). • H = Host related factors (fatores relacionados ao indivíduo). • I = Interactions (interações). O quadro a seguir possibilita a compreensão de maneira mais detalhada. 13 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Quadro 1 – Fatores que influenciam a biodisponibilidade dos nutrientes S = Especiação Representa a estrutura química na qual o elemento se encontra no alimento ou dieta; esse é o primeiro passo para determinarmos seu aproveitamento pelo organismo Os nutrientes podem estar nos alimentos de forma livre ou combinada, e neste último caso será necessária a eficiência do processo digestivo para liberá-los de complexos com menor solubilidade, o que irá favorecer a sua absorção. O estado de oxidação também precisa ser avaliado L = Ligação A ligação em que esses nutrientes estão presentes na matriz do alimento garante diferentes solubilidades. A estrutura atômica, o tipo de ligação covalente ou iônica, a presença de pontes de hidrogênio e o estado de oxidação dos elementos são alguns dos fatores que poderão influenciar na biodisponibilidade A = Quantidade na dieta Com relação às quantidades de nutrientes ingeridas numa refeição ou dieta diária, o organismo normal mantém o seu equilíbrio e se autorregula a partir do processo de “down-regulation”, que representa a maior absorção no caso de as reservas estarem diminuídas ou menor absorção quando estão em condições adequadas ou de excesso Ao falarmos de excesso, a proporção de um nutriente pode interferir no aproveitamento de outro M = Matriz De acordo com Cozzolino (1997), na matriz do alimento podemos ter compostos que impedem a absorção de minerais; podemos citar por exemplo o ferro na gema do ovo, que se liga à fosvitina, uma proteína que representa 7% das proteínas da gema e tem uma alta capacidade ligante; no espinafre, o alto conteúdo de ácido oxálico e se liga ao ferro e ao cálcio, diminuindo a biodisponibilidade destes nutrientes A = Atenuadores da absorção e bioconversão Em todo alimento estão presentes substâncias que favorecem ou reduzem o aproveitamento dos nutrientes; o ácido fítico, o ácido oxálico e os taninos podem reduzir o aproveitamento de alguns nutrientes pelo nosso organismo, enquanto alguns aminoácidos e ácidos orgânicos favorecem esse aproveitamento N = Estado nutricional do indivíduo O estado nutricional é o resultado entre o equilíbrio do gasto e o consumo de energia e de nutrientes, fator que terá influência direta na qualidade e na intensidade dos nutrientes que serão aproveitados G = Fatores genéticos Fatores que podem ser responsáveis por alterações na absorção dos nutrientes, incluindo algumas vitaminas e minerais A anemia falciforme, por exemplo, é uma condição clínica de ordem genética e que tem influência direta no aproveitamento do ferro, a partir de sua fixação nas hemácias H = Fatores relacionados aos indivíduos Inúmeras particularidades, como gênero, idade e etapa do desenvolvimento fisiológico, influenciam na forma de aproveitamento pelo organismo Um exemplo esclarecedor pode ser durante a fase do estirão puberal da adolescência, momento que que as necessidades nutricionais desse indivíduo estarão aumentadas para garantir o crescimento; logo, ocorrerá uma maior capacidade de absorção e de aproveitamento No caso dos idosos, a redução na produção e secreção de ácido clorídrico e as alterações fisiológicas específicas da fase terão consequências na biodisponibilidade do cálcio, da vitamina B12, entre outros nutrientes, por exemplo I = Interações As interações minerais versus minerais podem ser diretas, quando estes competem pelo mesmo sítio de absorção, por possuírem propriedades físicas e químicas semelhantes; e de forma indireta, quando o mineral depende de outro para ser transformado para sua forma ativa Temos alguns exemplos bastante descritos na literatura: ferro versushá transferência da molécula de vitamina B12 para o fator intrínseco gástrico. II – A ausência de fator intrínseco leva à deficiência de vitamina B12 e caracteriza a anemia hemolítica. III – A gastrite atrófica e a diminuição da secreção ácida do estômago reduzem a biodisponibilidade da vitamina B12 presente nos alimentos. 103 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES É correto o que se afirma em A) I e II, apenas. B) I, apenas. C) II e III, apenas. D) I e III, apenas. E) I, II e III. Resposta correta: alternativa D. Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: o fator intrínseco (FI) é uma glicoproteína produzida pelas células parietais do estômago. A ligação do FI à vitamina B12 forma um complexo que resiste às enzimas proteolíticas da luz intestinal e que se adere a receptores específicos no íleo terminal, local em que a vitamina B12 é absorvida, ligada a um transportador plasmático e lançada na circulação. II – Afirmativa incorreta. Justificativa: a falta de fator intrínseco está relacionada à anemia perniciosa. A anemia hemolítica está relacionada à destruição das hemácias antes do seu ciclo de vida (120 dias). III – Afirmativa correta. Justificativa: quando ingerida, a vitamina B12 está ligada a uma proteína. No estômago, o complexo proteína-vitamina B12 é separado por pepsina e ácido clorídrico para liberar a vitamina livre, que se liga à proteína R (transcobalamina) presente na saliva e no suco gástrico. Assim, a diminuição de ácido clorídrico e suco gástrico pode reduzir a biodisponibilidade de vitamina B12. Posteriormente, o complexo B12-proteína R é degradado pelas enzimas pancreáticas para liberar a vitamina B12 livre, que se liga no duodeno ao fator intrínseco secretado pela parede gástrica e segue até o íleo, local em que é absorvida. 104 Unidade III Unidade III 7 BIODISPONIBILIDADE DE SELÊNIO E MAGNÉSIO 7.1 Selênio: nomenclatura, estrutura química e função O selénio é um oligoelemento não metálico essencial, que está relacionado a inúmeras funções enzimáticas e metabólicas envolvidas no crescimento normal, fertilidade e prevenção de uma grande variedade de doenças. Encontrado nas formas de selenato, selenido, selenito, é elemento constituinte dos aminoácidos selenometionina e selenocisteína. As duas últimas formas são metabolizadas e utilizadas na síntese de selenoproteínas, e estas desempenham importante função antioxidante, imunomoduladora, anticancerígena, antiangiogênica, antiaterogênica e anti-inflamatória. A essencialidade do selênio foi descoberta em 1957 por Schwarz e Foltz, cientistas que verificaram em animais com hipovitaminose E o benefício da suplementação com o selênio; alguns anos após, conseguiram justificar essa resposta pelo fato do selênio ser parte do sítio ativo da enzima glutationa peroxidase (GPx), uma selenoproteína de sistema antioxidante e que está envolvida na proteção cardiovascular (DONADIO et al., 2016). Embora hoje saibamos sobre a sua essencialidade e importância, o selênio já foi considerado tóxico e carcinogênico, a causa de envenenamento de animais que se alimentavam de um grupo particular de plantas com capacidade de acumular selênio em grandes quantidades, em alguns solos considerados seleníferos. Na atualidade, as condições climáticas, sazonalidade, tipo de solo, tipo de plantio e região ainda são importantes fatores que influenciam na quantidade de selênio presente no solo (DONADIO et al., 2016). Apenas em 1950, o selênio foi classificado como um oligoelemento essencial, e a sua essencialidade foi comprovada em 1979 quando um paciente com distrofia muscular, em longa permanência sob nutrição parenteral total, apresentou melhora do quadro clínico após suplementação com o mineral (DONADIO et al., 2016). No proteoma humano já foram identificadas 25 selenoproteínas organizadas em grupos distintos, de acordo com a localização e as propriedades funcionais da selenocisteína, sendo mais abundantes no sangue na forma de selenoproteína P, que incorpora cerca de 50% do selênio plasmático e as glutationa peroxidases (GPXs). Também encontramos selênio nas proteínas presentes na tireoide. 105 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Solo ácido pHno hipertiroidismo. • D3 expressa-se predominantemente no SNC. Tanto a D1 quanto a D2 são capazes de gerar triiodotironina (T3) a partir da desiodação da tetraiodotironina T4 e rT3, respectivamente (SALVATORE, 2018; NUNES, 2003). A função do selênio no sistema imunológico relaciona-se com o desenvolvimento e a expressão de respostas não específicas, humorais e celulares; logo, a sua deficiência reduz a efetividade das células imunes, enquanto a suplementação pode exercer efeito contrário, provavelmente por meio de três maneiras distintas (DONADIO et al., 2016): • regulação da expressão de células T com alta afinidade por receptores de interleucina 2 (IL2) e promoção de resposta aumentada dessas células; • prevenção de danos oxidativos em células do sistema imune; 107 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES • alteração da agregação plaquetária via redução da produção de tromboxanos em relação a leucotrienos. Outras atuações desse nutriente sobre o sistema imunológico, quando suplementado, envolvem a atividade de células natural killer; a redução do eritema provocado por exposição à radiação ultravioleta, a ativação e replicação do vírus HIV em células T, a ativação do fator nuclear kappa B (NF-κB), a atividade da enzima lipooxigenase de células B, a morte celular, os danos ao DNA, a peroxidação lipídica de células da pele expostas à radiação ultravioleta e a morte celular induzida (SALVATORE, 2018; NUNES, 2003). Por sua função antioxidante, o selênio está envolvido na redução do risco de doenças crônicas não transmissíveis, como o câncer, as doenças cardiovasculares e o diabetes mellitus. Alguns mecanismos pelos quais esse micronutriente pode reduzir o risco de câncer incluem a modulação da divisão celular, a redução da hipermetilação do DNA, a regulação da hipometilação do DNA, a alteração metabólica de alguns carcinógenos, a proteção celular contra danos oxidativos, o estímulo ao sistema imune e a inibição da atividade de enzimas hepáticas ou a ativação de enzimas destoxificantes (SALVATORE, 2018; NUNES, 2003). 7.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Obtemos o selênio na natureza, a partir do ar, água, vento e na forma de suplementos. Ele é encontrado de forma orgânica e inorgânica e não são percebidas diferenças com relação a sua biodisponibilidade, distribuição tecidual e eficiência de utilização (DONADIO et al., 2016). Os vegetais absorvem o selênio em sua forma inorgânica a partir do solo, e essa forma é convertida para a forma orgânica, gerando compostos metilados de baixo peso molecular, além de selenocisteína e selenometionina. Essa última é a principal fonte de compostos de selênio presentes em produtos vegetais como grãos, legumes e leguminosas. Nas plantas, são encontradas as formas selenito, selenato, seleno-metionina, selenocistina, seleno-homocisteína, Se-metilselenocisteína, γ-glutamil-selenocistationina, γ-glutamil-selenocisteína, se-metilseleno-metionina, entre outras (DONADIO et al., 2016). Estudo realizado por Jordão et al. (2002), objetivou determinar a concentração de selênio em alguns alimentos consumidos no Brasil, e as tabelas a seguir demonstram algumas dessas concentrações: 108 Unidade III Tabela 25 – Concentrações de selênio em feijão, arroz, farinha de trigo, fubá de milho e farinha de mandioca consumidos no Brasil Selênio (µg/100 gramas de alimento cru) Alimento (número de amostras) Teor médio Faixa Feijão (7) 1,0 0,3-2,5 Arroz polido (4) 0,8 0,1-1,3 Farinha de trigo (9) 5,6 2,7-11,8 Farinha de mandioca (6) 1,6 0,3-2,4 Fubá de milho (6) 3,4 2,0-6,6 Adaptada de: Jordão et al. (2002, p.173). Sobre a recomendação de consumo do selênio, vale a pena destacar que esses valores foram possíveis de serem identificados a partir de estudos na China, com a descoberta da doença de Keshan, que afetou sobretudo crianças de 2 a 10 anos de idade e mulheres adolescentes que ingerem menos de 17 μg/dia de selênio (DONADIO et al., 2016; SALVATORE, 2018). O leite materno é reconhecido como ótima fonte de nutrientes, entre eles o selênio; para os bebês durante o primeiro ano de vida foi possível estabelecer valores de AI para crianças de 0 a 12 meses a partir do estudo da concentração desse nutriente no leite materno (DONADIO et al., 2016). Tabela 26 – Concentrações de selênio em hortaliças, raízes e tubérculos consumidos no Brasil, crus ou preparados conforme especificado Alimento (número de amostras) Teor médio (µg/100 gramas de alimento) Faixa Abobrinha verde (2) 0,1 0,1-0,1 Alface (3) 0,2 0,2-0,2 Almeirão (1) 1,3 – Berinjela (1) 0,1 – Brócolis (1) 0,5 – Cebola branca, cabeça (3) 0,5 0,2-0,9 Cebolinha verde (1) 0,1 – Chuchu (1) 0,3 – Couve-flor (3) 0,6 0,2-1,3 Couve, folhas (4) 3,1 0,1-8,4 Espinafre (1) 0,1 – Moranga japonesa (1) 1,1 – Palmito, conserva (1) 0,6 – Pepino (1) 0,1 0,1-0,1 Pimentão (1) 0,2 0,1-0,3 Adaptada de: Jordão et al. (2002, p. 176). 109 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A selenometionina melhora o status de selênio de maneira mais eficaz do que as outras formas, porém, sua biodisponibilidade é menor que a do selenito e do selenato. As taxas médias de absorção da selenometionina e do selenito são de aproximadamente 84% e 98%, respectivamente, a partir de quantidades consumidas a partir de 200 µg (DONADIO et al., 2016). Outra informação relevante utilizada para a descoberta dos valores de ingestão recomendados foram estudos de saturação, também iniciados na China, cujo resultado demonstrou que uma ingestão de 41 μg/dia de selênio é suficiente para saturar a atividade da enzima glutationa peroxidase. Com a mesma metodologia aplicada na população norte-americana identificou-se que a ingestão de 52 μg/dia de selênio também poderia ocasionar a saturação. Na Nova Zelândia, esse mesmo modelo de intervenção concluiu que 38 μg/dia de selênio são suficientes para saturar a atividade da glutationa peroxidase. A partir da média dos valores encontrados nesses estudos, foi possível estabelecer a EAR e a RDA (DONADIO et al., 2016). Em seres humanos, condições de carência são pouco frequentes. No continente asiático, é associada com a doença de Keshan, cardiomiopatia que afeta crianças e mulheres jovens, muito prevalente na China e em regiões com solos pobres em selênio. Sua ocorrência é aguda e associa-se com a insuficiência súbita da função cardíaca; na fase crônica, pela hipertrofia de moderada a grave do coração pode ocasionar diferentes graus de insuficiência cardíaca. Outra doença originada pela carência desse nutriente é a doença de Kashin-Beck, uma osteoartrite endêmica que ocorre durante a pré-adolescência ou adolescência. Tabela 27 – Resumo da ingestão adequada de selênio em μg/dia para crianças de 0 a 1 ano de idade Idade (meses) AI Se µg/dia Se µg/Kg peso corporal 0-6 meses 15 2,1 7-12 meses 20 2,2 AI = Ingestão adequada. Fonte: Donadio et al. (2016, p. 773). Tabela 28 – Resumo para EAR e RDA de selênio em μg/dia para crianças e adolescentes de 1 a 18 anos de idade Idade (anos) EAR Se µg/dia RDA* Se µg/dia 1-3 17 20 4-8 23 30 9-13 35 40 14-18 45 55 > 19 45 55 EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada. *Alguns valores, por não serem números exatos, estão arredondados. Fonte: Donadio et al. (2016, p. 774). 110 Unidade III Tabela 29 – Resumo para EAR e RDA de selênio em μg/dia para gestantes a partir dos 14 anos de idade Idade (anos) AI Se µg/dia Se µg/kg peso corporal 14-18 49 60 19-30 49 60 31-50 49 60 Fonte: Donadio et al. (2016, p. 774). Embora durante a gestação ocorra o aumento na atividade da glândula tireoide, são poucos os estudos a respeito da necessidade de selênio durante essa fase, e os valores de EAR foram estimados a partir do depósito de selênio no feto; logo, não refletem a necessidade da mulher nessa condição especificamente. Tendo como base esse depósito e a saturação de selenoproteína, ocorre um acréscimo de 4 mcg/diana necessidade dessa mulher em relação à não gestante. A partir da concentração de selênio no leite humano para nutrizes é recomendado o aumento de 14 mcg/dia sobre a necessidade média de 45 mcg/dia de mulheres não lactantes. O consumo excessivo não deve acontecer, e para isso o valor de UL é definido como o valor mais alto de ingestão diária continuada de um nutriente que, aparentemente, não oferece nenhum efeito adverso à saúde. O UL para esse nutriente derivou de modelos estatísticos de avaliação do risco para a ingestão de nutrientes; logo, não deve ser entendido como recomendação, mas sim como informação para o risco da ingestão excessiva de nutrientes oriunda de suplementação, fortificação de alimentos e outros (DONADIO et al., 2016). Tabela 30 – Valores de UL para o selênio (μg/dia) Idade (anos) UL Noael Loael – 49 90 – – 150 150 – – 280 280 – 900 400 800 900 UL = Limite superior tolerável de ingestão; Noael = Dose na qual o efeito adverso não foi observado; Loael = Dose na qual o menor efeito foi observado. Fonte: Donadio et al. (2016.,p. 778). O metabolismo do selênio é complexo, e normalmente os seus compostos são absorvidos de maneira eficiente devido ao sistema de down-regulation. Formas orgânicas são mais biodisponíveis do que selenito e selenato, uma vez que são capazes de aumentar mais as concentrações sanguíneas de selênio. A absorção de selênio na forma inorgânica de selenato (SeO4 selênio VI) é maior que 90% e depende de um gradiente de Na+2 ou K+ e ATPase; portanto, indiretamente, o status orgânico de sódio e potássio interferem no metabolismo desse oligoelemento. 111 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Proteínas corporais (ex.: albumina) Selenofosfato Metilselenol (CH3SeH) Dimetilseleneto (CH3)2SeH) Trimetilselenônio (CH3)3SeH+ Metionina (α, y-liase) Selenometionina Selenito Selenocisteína Incorporações nas selenoproteínas como selenocisteína Eliminado na respiração em doses tóxicas Excretado na urina em doses tóxicas Excretado na urina em doses adequadas ou pouco tóxicas Seleneto de hidrogênio (H2Se) 1β-Metilseleno-N-acetil-D-galactosamina Se-metilselenocisteína Ácido metilselenímico Selenobetaína Metilselenocianato Figura 31 – Diagrama ilustrativo do metabolismo do selênio Fonte: Cominetti, Duarte e Cozzolino (2017, p. 13). A glutationa (GSH) é responsável pela redução das formas inorgânicas de selênio em seleneto de hidrogênio (H2Se). Esse composto poderá ser utilizado na síntese das diversas selenoproteínas ou também metilado por meio de reações enzimáticas, gerando outras formas com um grupo metil chamado de as formas monometiladas (metilselenol), com dois radicais metil ou dimetiladas (dimetilseleneto) e finalmente com três radicais metil ou trimetiladas (trimetilselenônio). O H2Se originado a partir da conversão das diferentes formas de selênio será, por sua vez, transformado em selenofosfato, numa reação mediada pela enzima selonofosfato sintetase e será incorporado às selenoproteínas na forma de selenocisteína. A principal forma de aliminação do selênio é a urinária e quando a sua ingestão se torna excessiva, a excreção pela urina pode aumentar significativamente. Nas fezes, ocorre a excreção principalmente de selênio alimentar não absorvido, junto com aquele presente nas secreções biliares, pancreáticas e intestinais. 112 Unidade III Saiba mais Grande parte da população acredita que será necessário o consumo de grande quantidade da castanha-do-pará para suprir a quantidade recomendada do mineral selênio. No entanto, de acordo com dados da Embrapa, a concentração desse mineral nas oleaginosas, de uma maneira geral, varia bastante, em parte pela condição do solo, inclusive o seu grau de contaminação por metais pesados ou a concentração do próprio selênio. Parece que o consumo de uma a duas castanhas-do-pará por dia é o suficiente para produzir efeitos antioxidantes positivos na prevenção de doenças cardiovasculares e nos processos neurodegenerativos; portanto, consumir esse alimento de maneira moderada é positivo inclusive para prevenir quadros de toxicidade. Indica-se o livro a seguir para aprofundamento do assunto: MULLER, C. H. et al. A cultura da castanha-do-brasil. São Paulo: Embrapa, 1995. 7.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) A quantidade de selênio em alimentos é muito variável entre diferentes regiões e países, como mencionado anteriormente; a sua concentração nos solos é responsável por um ciclo que afeta tanto 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 no alimento, uma vez que o mineral pode se incorporar a estas no lugar do enxofre. Alimentos como a castanha-do-brasil e o rim bovino são considerados as melhores fontes de selênio, porém, o processamento do alimento, principalmente térmico, pode reduzir a quantidade de selênio pela volatilização. A 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 daqueles 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. A sua biodisponibilidade nas carnes é elevada, pois as formas predominantes de proteína são a selenometionina e a selenocisteína. No caso de peixes, o conteúdo do mineral geralmente é significativo, 113 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES porém, a interação com metais pesados, principalmente o mercúrio, reduz a biodisponibilidade, uma vez que pode ocorrer a ligação entre ambos, formando complexos insolúveis, reduzindo a absorção do mineral em até 50%. A toxicidade do selênio é dependente de inúmeros fatores, variando conforme o método de consumo ou administração (nos casos de suplementação), o tempo de consumo e o estado de saúde e fisiológico, porém a toxicidade por formas orgânicas ou inorgânicas de selênio resulta em características clínicas semelhantes. 7.2 Magnésio: nomenclatura, estrutura química e função O magnésio (Mg+2) é o segundo cátion intracelular mais abundante no corpo humano, sendo o potássio o primeiro. Esse mineral essencial atua como cofator de aproximadamente 300 reações enzimáticas com grande relevância metabólica, sendo uma das mais descritas a regulação do metabolismo dos carboidratos e a secreção de insulina. O Mg+2 liga-se a grupos nitrogênio neutros (grupo amino e imidazol) e a partir de então atua como um cofator em mais de cem reações enzimáticas, tendo destaque aquelas que usam nucleotídeos como cofator ou substrato, como as ATPases, enzimas relevantes para o metabolismo energético (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Esse mineral atua ainda na estabilidade da membrana neuromuscular e cardiovascular, na manutenção do tônus vasomotor e como agente da regulação fisiológica da função hormonal e imunológica (NASCIMENTO et al., 2015). Participa da degradação de macronutrientes, na fosforilação oxidativa, da síntese de proteínas, da excitabilidade neuromuscular e da regulação de secreção do paratormônio (PTH) (SCHUCHARDT; HANH, 2017). Observação Para os praticantes de exercícios físicos, o magnésio é de extrema importância, uma vez que regula a excitabilidade cardíaca,a transmissão neuromuscular, a contração muscular, o tônus vasomotor e a pressão arterial, elementos importantes durante o esforço físico (MAFRA; COZZOLINO, 2004). O magnésio se distribui prioritariamente em três compartimentos principais num organismo saudável: nos ossos (65%), no tecido muscular (34%) e cerca de 1% no plasma e tecido intersticial, das 21 a 25 g presentes (NASCIMENTO et al., 2015). Este elemento faz parte da clorofila, pigmento verde das plantas, o que torna os vegetais de folhas verdes suas maiores fontes nas dietas. A quantidade adequada de mineral corporal é favorecida pela adequada ingestão de alimentos fonte como os cereais integrais, vegetais folhosos verdes, espinafre, nozes, frutas, legumes e tubérculos, como a batata. Segundo as recomendações das DRIs, a ingestão diária de magnésio deve permanecer em torno de 310 a 320 mg e 400 a 420 mg para mulheres e homens adultos, respectivamente (MAFRA; COZZOLINO, 2004). 114 Unidade III Tabela 31 – Ingestão de referência para magnésio Estágio de vida EAR (mg/dia) AI/RDA (mg/dia) **UL (mg/dia) Crianças 1-3 anos 4-8 anos 65 110 80 130 65 110 Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 71 anos 200 340 330 350 350 350 240 410 400 420 420 420 350 350 350 350 350 350 Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 71 anos 200 300 255 265 265 265 240 360 310 320 320 320 350 350 350 350 350 350 Gravidez 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 335 290 300 400 350 360 350 350 350 Lactação 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 300 255 265 360 310 320 350 350 350 **O valor de UL para Mg refere-se à ingestão via suplementos. AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Mafra e Cozzolino (2016b, p. 663). Com o aumento no consumo de alimentos industrializados, percebeu-se uma redução no consumo do magnésio pela alimentação e consequentemente o maior risco para o desenvolvimento de resistência à insulina, diabetes mellitus tipo 2 e doenças cardiovasculares, além de estar relacionado a desordens neuromusculares e no metabolismo ósseo, arritmias cardíacas, hipertensão arterial, aterogênese e eclampsia (HATA et al., 2013; ORCHARD et al., 2014). 7.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento O processo de absorção do magnésio ocorre ao longo de todo o intestino, em um processo de autorregulação, diretamente dependente das reservas e demandas corporais. Conforme descrevem Nascimento et al. (2015, p. 69): 115 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A absorção intestinal do magnésio ocorre, principalmente, no intestino delgado distal, na porção entre o duodeno distal e o íleo, sendo que esta pode ocorrer por transporte ativo transcelular ou passivo paracelular, principalmente no cólon e em menor proporção no jejuno e íleo. Os mesmos autores descrevem ainda que o transporte passivo predomina quando a ingestão do mineral é elevada e permite que a sua concentração no lúmen intestinal ultrapasse 20 mEq/L. Essa via é caracterizada por um mecanismo de transporte paracelular, processo de absorção em que o íon é conduzido a favor de um gradiente eletroquímico, sendo que o íleo e as partes distais do jejuno são os principais locais de absorção passiva do mineral, em decorrência de uma menor expressão das proteínas claudinas pertencentes às tight junctions que são pouco permeáveis a esse micronutriente (MAFRA; COZZOLINO, 2016b). Após a absorção, o magnésio é direcionado para os seus tecidos alvo e acessa o sistema via receptor específico, do tipo melastatina e com o potencial transitório. De acordo com Houillier (2014) e Romani (2011), o receptor TRPM7 está distribuído por todo o organismo, portanto, controla mais fortemente a homeostase desse mineral em células individuais, enquanto o TRPM6 localiza-se especificamente no colón e no túbulo contorcido distal dos néfrons. O mecanismo de transporte de magnésio através dos enterócitos ainda não é totalmente elucidado, uma vez que os canais transportadores TRPM6 e 7 são expressos apenas na membrana apical e não na basolateral dos enterócitos (MAFRA; COZZOLINO, 2016b). A absorção do magnésio inicia aproximadamente 1 hora após a refeição, atinge o platô por volta de 2 a 2,5 horas após e declina de 4 a 5 horas após o término da refeição; certa de 80% do magnésio terá sido absorvido após 6 horas do consumo dos alimentos fonte (SCHUCHARDT; HANH, 2017). A figura a seguir ilustra em detalhes todos esses processos: Fatores exógenos Intestino grosso Bi od isp on ib ili da de Caminho paracelular Caminho transcelular Mg2+ Mg2+ Mg2+ Mg2+ TRPMG TRPM7 Mg2+ Porção distal do jejuno e íleo TJ Na+ Na+ Na+Na+ Na+/K+- ATPase K+ K+ Lúmen intestinal Sangue Fatores Fatores influenciadores influenciadores de captação de de captação de MgMg2+2+ Fatores endógenos Enterócito Intestino delgado Fatores de aumento na dieta Matriz alimentar Idade Condição de saúde Hormônios e demais fatores Concentração celular e do magnésio Regulação interna Expressão proteica Fatores dietéticos de inibição Solubilidade do magnésio Dose do magnésio Figura 32 – Absorção intestinal de magnésio e fatores intervenientes Fonte: Schuchardt e Hanh (2017, p. 261). 116 Unidade III No canto esquerdo da figura, podemos observar que o aproveitamento do magnésio será influenciado por fatores exógenos (fatores favorecedores ou inibidores, solubilidade, matriz alimentar e quantidade consumida) associados aos fatores endógenos como a idade, a condição de saúde, fatores hormonais, expressão de proteínas transportadoras e concentração do mineral no organismo. A etapa inicial de absorção no jejuno e íleo ocorrerá a partir de mecanismo para e intracelular por meio de proteínas TRPMG e TRPM7, respectivamente, tendo de forma subsequente a absorção via processo ativo para a corrente sanguínea (SCHUCHARDT; HANH, 2017, p. 261). 7.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) Muitos são os fatores que podem afetar o Mg livre no citosol (concentração de nucleotídeos, sistema de transporte de mitocôndria e membrana plasmática, especialmente de ATP), e consequentemente as funções que ele desempenhará. Existem alguns fatores inibidores do processo de absorção do magnésio, como o ácido fítico, o ácido oxálico, os fosfatos e as fibras alimentares e aqueles com a capacidade de melhorar ou aumentar a sua biodisponibilidade, como a lactose e os carboidratos. Outros elementos, como as proteínas, podem alterar o processo de absorção do magnésio, sendo reduzidos quando a ingestão proteica é inferior a 30 g/dia. O elevado consumo de sódio, cálcio, cafeína e álcool também pode aumentar a excreção renal desse mineral, reduzindo a sua biodisponibilidade (NASCIMENTO et al., 2015). Lembrete O ácido oxálico é um ácido orgânico saturado, presente em alimentos de origem vegetal e em especial na carambola, que desempenha fator de risco para toxicidade, embora o teor de oxalato da maioria dos alimentos em uma dieta típica ocidental tem sido relatado como baixo a moderado. Cozzolino (1997) cita uma interação negativa entre o cálcio e o magnésio, porém essa condição negativa parece acontecer apenas em casos de suplementação de cálcio, recomendado quando a dieta é limítrofe em cálcio ou quando ocorre a confirmação de uma carência. Lembrete Ao pensarmos em saúde óssea, é essencial a avaliação do consumo alimentar a partir de instrumentos específicos para essa finalidade, bem como integridade intestinal do paciente pelos dados relacionados à frequência evacuacional, desconfortos abdominais e aspecto das fezes, possibilitando avaliar o seu potencial de aproveitamento dos nutrientes. 117 NUTRIÇÃOE BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Posteriormente, torna-se relevante a elaboração de uma suplementação nutricional individualizada associando o magnésio a outros nutrientes como a vitamina D, a vitamina K e o cálcio. Esse composto orgânico tem a capacidade de se associar covalentemente ao cálcio e magnésio, principalmente diminuindo a solubilidade desses elementos. Saiba mais Sobre cálcio e magnésio, respectivamente, leia os artigos indicados a seguir: MARTINI, L. A. et al. Cálcio dietético – estratégias para otimizar o consumo. Revista Brasileira de Reumatologia, v. 49, n. 2, p. 164-180, 2009. MAFRA, D.; COZZOLINO, S. M. F. Magnésio. In: COZZOLINO, S. M. F. Biodisponibilidade de nutrientes. 5. ed. Barueri: Manole, 2016b. 8 BIODISPONIBILIDADE DE MINERAIS: POTÁSSIO, CLORO, CROMO, COBRE E IODO 8.1 Potássio e cloro: nomenclatura, estrutura química e função O potássio é um íon que atua conjuntamente ao sódio e cloro na manutenção da pressão osmótica e do equilíbrio hídrico e acidobásico. O cloro é um ânion (Cl-) que se associa ao cátion potássio (K+) no ambiente intracelular, circulando livremente entre os líquidos intra e extracelulares por meio das membranas celulares (TRAMONTE; CALLOU; COZZOLINO, 2016). Quando alterações em sua concentração, mesmo pequenas, ocorrem já é suficiente para alterar o equilíbrio muscular e a sua tonicidade, além da transmissão neural. Com relação ao eletrólito potássio, ele está presente em maior quantidade no líquido intracelular, e a sua absorção ocorre em todos os segmentos do trato digestivo (difusão), possui baixa concentração plasmática e importantes funções na síntese de proteínas e glicogênio, na transmissão de impulsos nervosos para contração muscular (determinante do potencial elétrico transmembranal) e na correção do desequilíbrio acidobásico. Segundo Stivanin (2014), o potássio é essencial na manutenção do volume celular, além de ser requerido para correto funcionamento de enzimas como a piruvato quinase, que age transferindo o grupo fosfato para o ATP na fosforilação durante a glicólise. Com relação ao cloro (Cl-), possui atividade conjunta com o sódio no ambiente extracelular e com o potássio no ambiente intracelular para favorecer o equilíbrio na pressão osmótica e do equilíbrio ácido básico do organismo. Devido à sua participação na formação do ácido clorídrico, esse íon apresenta importante função na digestão. 118 Unidade III A membrana celular é elemento orgânico essencial para a manutenção da homeostase e composição entre os líquidos intra e extracelular, uma vez que é uma estrutura semipermeável a todos os elementos, exceto a água, que tem permeabilidade integral, e cujo movimento ocorre em determinação das concentrações dos eletrólitos osmoticamente ativos (principalmente o sódio e o potássio) (STIVANIN, 2014). Do ponto de vista fisiológico, os eletrólitos devem ser considerados em conjunto, uma vez que as células necessitam de uma combinação específica de ânions e cátions para funcionar de forma eficiente. Logo, qualquer mudança no equilíbrio acidobásico terá uma ampla influência sobre a função das células e vias metabólicas que poderão ser incapazes de funcionar de forma eficiente (STIVANIN, 2014; BASSAN et al., 2011). Tabela 32 – Concentrações de sódio, potássio e cloro nos fluídos corporais (mEq/L) Componente Plasma sanguíneo Fluído extracelular Fluído intracelular Sódio 152 143 14 Potássio 5 4 157 Cloro 113 117 5 Adaptada de: Stivanin (2014). Por apresentar uma ação direta no controle do volume plasmático, em situação de deficiência, há um aumento no risco de desenvolvimento das doenças cardiovasculares como hipertensão e acidente vascular cerebral. Com relação aos alimentos fonte de cada um desses eletrólitos, temos o sal de cozinha ou sal comum, que é formado por cloreto de sódio (NaCl), como a principal fonte de cloro. O cloro dietético é proveniente principalmente do sal de cozinha, enquanto o potássio pode ser encontrado em alimentos não processados como frutas (banana, frutas secas, laranja), vegetais (espinafre, brócolis, tomate) e carnes frescas (TRAMONTE; CALLOU; COZZOLINO, 2016). Com relação ao potássio, as suas formas predominantes são aquelas encontradas nos vegetais e nas frutas. Produtos animais também contêm ânions de potássio, sendo encontrados essencialmente como fosfato ou como lactato, sendo este último resultante da fermentação dos alimentos ou de seus processos de maturação (TRAMONTE; CALLOU; COZZOLINO, 2016). Cotidianamente, pessoas com saúde ingerem em torno de aproximadamente 2,7 g de potássio por dia; praticamente todo o potássio ingerido é absorvido no trato gastrintestinal e transportado para o fígado através da circulação portal. A taxa de aproveitamento é alta e por esse emotivo quantidades mínimas de potássio são excretadas pelas fezes e pelo suor, sendo os rins os principais responsáveis pela excreção e regulação do balanço de potássio. Algumas das funções do potássio já foram descritas anteriormente, porém, devido à sua diversidade é elementar abordar mais algumas funções desempenhadas por esse eletrólito (CUPPARI; BAZANELLI, 2010): 119 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES • Transmissão nervosa e contrações musculares: a manutenção na concentração de potássio por meio da membrana celular é essencial para uma normal polarização celular e consequente manutenção da excitabilidade celular e contração muscular. O equilíbrio praticamente simbiótico entre a concentração do sódio extracelular e o potássio intracelular garante o potencial dessas membranas e facilita a continuidade no processo de contração muscular, por exemplo. • Secreção de insulina e consequente controle do metabolismo do carboidrato. • Regulação do pH: o adequado consumo de potássio é fator determinante para a manutenção do metabolismo ácido-básico, já que esse eletrólito se associa com a produção de ânions orgânicos que são precursores do bicarbonato necessário para neutralizar a produção de ácidos orgânicos liberados normalmente pelo nosso organismo. ↑ K+ plasmático Excreção renal de K+ ↑ Aldosterona Vaso sanguíneo Rins + +— + + Córtex adrenal Ingestão de K+ Figura 33 – Regulação do balanço do potássio Fonte: Cuppari e Bazanelli (2010, p. 4). 120 Unidade III Muito ainda necessita ser esclarecido com relação à quantidade recomendada de consumo desses eletrólitos, por isso não estão estabelecidos valores de EAR (estimated average requirement) – confira esses valores na tabela a seguir. Essa limitação nas recomendações nutricionais ocorre pela insuficiência de dados de estudos dose-resposta, portanto, as RDAs não puderam ser derivadas, sendo divulgadas, em 2004, as AIs para sódio e cloro. Importante ainda ressaltar que as necessidades do cloro podem variar com o crescimento, a intensidade da atividade física e a temperatura, que aumentam as perdas pelo suor e em situações de diarreias e vômitos. Tabela 33 – Valores de AI para cloro e sódio Estágio de vida Sódio (g/dia) Cloro (g/dia) Recém-nascidos e crianças 0-6 meses 7-12 meses 1-3 anos 4-8 anos 0,12 (5 mmol) 0,37 (16 mmol) 1,0 (42 mmol) 1,2 (53 mmol) 0,18 (5 mmol) 0,57 (16 mmol) 1,5 (42 mmol) 1,9 (53 mmol) Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,3 (55 mmol) 1,2 (50 mmol) 1,2 (50 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,2 (55 mmol) 1,8 (50 mmol) Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,3 (55 mmol) 1,2 (50 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,0 (55 mmol) 1,8 (50 mmol) Gravidez 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) Lactação 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 1,5 (65 mmol) 2,3 (65 mmol) 2,3 (65mmol) 2,3 (65 mmol) AI = Ingestão adequada. Fonte: Tramonte, Callou e Cozzolino (2016, p. 590). 121 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES De forma geral, é sempre importante retomar a importância dos eletrólitos em nosso organismo, uma vez que desempenham várias funções no geral; um desequilíbrio ou escassez deles pode comprometer a homeostase e a vida humana. Esse equilíbrio deve acontecer nos meios intra e extracelular, promovendo o controle do pH sanguíneo, a hidratação, bem como a correta contração e excitabilidade do tecido muscular, em especial o coração. Tabela 34 – Valores de AI para potássio Estágio de vida Potássio (g/dia) Recém-nascidos e crianças 0-6 meses 7-12 meses 1-3 anos 4-8 anos 0,4 (10 mmol) 0,7 (18 mmol) 3,0 (77 mmol) 3,8 (97 mmol) Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 71 anos 4,5 (115 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 71 anos 4,5 (115 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) 4,7 (120 mmol) Fonte: Tramonte, Callou e Cozzolino (2016, p. 592). 8.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Durante a etapa de digestão, parte do cloreto sanguíneo pode ser direcionado para o sistema digestivo, participando da formação do ácido clorídrico, com secreção gástrica para atuar conjuntamente e como a enzimas digestivas, sendo reabsorvido na corrente sanguínea (TRAMONTE; CALLOU; COZZOLINO, 2016). A sua absorção ocorre principalmente no intestino delgado, com boa taxa de assimilação (cerca de 98%). A excreção do cloro é urinária, em conjunto com o sódio, dependendo da taxa de transpiração função renal, presença de fatores como exercícios físicos, uso de medicamentos, diuréticos e condição de saúde como presença de diarreia ou vômito. 122 Unidade III A absorção celular do potássio nas células hepáticas e musculares ocorre a partir da atividade da enzima Na-K-ATPase, e essa ação enzimática é dependente da secreção de insulina endógena e da estimulação do receptor β2-adrenérgico pela adrenalina (STIVANIN, 2014). Com relação ao potássio, cerca de 85% do que é ingerido é absorvido e cerca de 77% a 90% será excretado na urina, sendo o restante eliminado pelas fezes e em menor quantidade pelo suor (TRAMONTE; CALLOU; COZZOLINO, 2016). O balanço dos íons recebe também influencia de vários elementos corporais como o sistema renina angiotensina aldosterona (SRAA), o sistema nervoso simpático (SNS), o hormônio atrial natriurético (ANP), entre outros (TRAMONTE; CALLOU; COZZOLINO, 2016). 8.1.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) Na redução na ingestão de sódio, o volume sanguíneo ou a pressão sanguínea tendem a reduzir, estimulando o sistema renina angiotensina aldosterona; a renina cliva o angiotensinogênio (AGT) produzido pelo fígado, produzindo a angiotensina I (Ang I), e esta será clivada para produzir a angiotensina II (Ang II), pela enzima conversora da angiotensina (ECA) – secretada pelos pulmões induzindo a vasoconstrição, a antinatriurese, a antidiurese, a liberação de vasopressina e aldosterona, fibrose e proliferação celular, enquanto o receptor de angiotensina tipo 2 contrabalança esses efeitos. Tanto a renina quanto o angiotensinogênio estão presentes em inúmeros tecidos como os vasos sanguíneos, o cérebro, o coração, os rins, as adrenais e os órgãos reprodutores, produzindo um efeito não apenas tecidual, mas também circulante. Como resultado teremos a redução na excreção de sódio e cloro, íons presentes no ambiente extracelular (BASSAN et al., 2011). 123 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES AGT Ang I AT2R AT1R Aldosterona Receptor aldosterona Consumo de O2 Receptor-β Receptor-α Adrenal SNS NE Epi ANP, BNP Adrenomedulina Bradikinina Frequência cardíaca Vasoconstrição Retenção de sódio Retenção de água Remodelamento ventricular Fibrose ventricular Ang II Renina Neprelisina ECA SNS = Sistema nervoso simpático; NE = Norepinefrina; Epi = Epinefrina; AGT = Angiotensinogênio; Ang I = Angiotensina I; Ang II = angiotensina II; ECA = enzima conversora da angiotensina; AT1R = receptor do tipo 1 da angiotensina II; AT2R = receptor do tipo 2 da angiotensina II; iECA = inibidor da enzima conversora de angiotensina; BRA = bloqueador do receptor da angiotensina; ANP = peptídeo natriurético atrial; BNP = peptídeo natriurético cerebral; NO = óxido nítrico Figura 34 – Sistema renina angiotensina aldosterona Fonte: Clausell et al. (2018). 8.2 Cromo: nomenclatura, estrutura química e função O cromo é um mineral traço essencial e a proposta de considerá-lo como um mineral essencial à nutrição de organismos vivos se iniciou em 1954, quando Curran demonstrou que a síntese de colesterol e ácidos graxos em células de ratos era maior na presença de íons cromo (PIRES; GRAÇA, 2011). O cromo é essencial e participa do metabolismo de carboidratos, principalmente coatuando com a insulina, o que melhora a tolerância à glicose. Contudo, por agir melhorando a sensibilidade do receptor de insulina, o cromo pode influenciar também no metabolismo dos outros macronutrientes e consequentemente favorece o estímulo da captação de aminoácidos e a síntese proteica. Aparentemente, esse mineral parece inibir a enzima hepática hidroximetilglutaril-CoA-redutase, diminuindo a concentração 124 Unidade III plasmática de colesterol; logo, efeitos positivos também são percebidos no metabolismo dos lipídios (GOMES; ROGERO; TIRAPEGUI, 2005). Presente em diminutas proporções em alguns alimentos como carnes, cereais integrais, oleaginosas e leguminosas, a ingestão diária e segura de cromo em adultos está estimada entre 50 e 200µg/dia e, apesar de ser considerado um elemento essencial, não existe uma ingestão dietética recomendada (RDA) específica para o cromo. Os seus valores recomendados podem ser visualizados na tabela a seguir. Tabela 35 – Ingestão adequada (AI) para o cromo Faixa etária Homens/Mulheres Recém-nascido 0-6 meses 7-12 meses 0,2 μg/dia 5,5 µg/dia Crianças 1-3 anos 4-8 anos 9-13 anos 14-18 anos 11 μg/dia 15 µg/dia 25 μg/dia/21 μg/dia 35 μg/dia/24 μg/dia Adultos 9-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 35 µg/dia/25 µg/dia 35 µg/dia/20 µg/dia 30 µg/dia/20 µg/dia 30 µg/dia/20 µg/dia Gestantes ≤ 18 anos 19-30 anos 31-50 anos 0,2 µg/dia 0,2 µg/dia 0,2 µg/dia Fonte: Silva, Rocha e Cozzolino (2016, p. 896). 8.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Após a absorção, o cromo pode ser estocado em vários tecidos do organismo, sem possuir um local específico necessariamente, mas totalizando em média um pool de 4 a 6 mg. A maior quantidade de cromo parece estar distribuída no fígado, rins, baço e epidídimo e acredita-se então que a concentração de cromo seja metabolicamente controlada nos tecidos, não havendo acúmulo. O processo de absorção do cromo e seu metabolismo dependem do seu estado de oxidação, da forma (complexado ou não) e do conteúdo intestinal. Em relação ao cromo (III), apenas cerca de 0,4% a 2,5% do composto inorgânico são absorvidos. Diferentemente, compostos orgânicos derivados do cromo, como nicotinato e picolinato, são bem absorvidos e em sua maior parte apresentam solubilidade em pH gástrico (SILVA; ROCHA; COZZOLINO, 2016; GOMES; ROGERO; TIRAPEGUI, 2005). 125 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES A absorção do cromo se dá por meio de difusão passiva; em humanos que consomem cerca de 10 μg de cromo por dia, a absorção aparente (medida pela excreção urinária) foi aproximadamente de 2%; porém, quando a ingestão foi de 40 μg/dia, a absorção aparente foi de apenas 0,5%. Esses dados sugerem a existência de um processode autorregulação na absorção de cromo segundo a dose ingerida (SILVA; ROCHA; COZZOLINO, 2016). 8.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) A biodisponibilidade do cromo em geral é baixa, apresentando valores que não ultrapassam 3%, e essa porcentagem de absorção parece ser inversamente proporcional à quantidade de cromo na dieta. Vários fatores interferem na absorção do cromo, dos quais se ressaltam, como inibidores, o fitato e a maior quantidade de minerais como zinco, ferro e vanádio no intestino e, como estimuladores, os aminoácidos, o oxalato, a vitamina C e o amido (GOMES; ROGERO; TIRAPEGUI, 2005). Tanto o exercício físico quanto à ingestão de açúcares podem aumentar a excreção urinária de cromo; contudo, se esses fatos induzem a uma deficiência de cromo ou se atletas são capazes de aumentar a eficiência ou a retenção do cromo no organismo isso é ainda desconhecido (GOMES; ROGERO; TIRAPEGUI, 2005). 8.3 Cobre: nomenclatura, estrutura química e função Elemento químico com símbolo Cu, o cobre pode sofrer diversos tipos de reações químicas e o seu produto mais conhecido é o sulfato de cobre. Quando exposto à água ou ao ar, ele sofre oxidação, adquirindo uma coloração verde, porém, é um metal bastante resistente à corrosão. Na natureza, o cobre é encontrado em três formas: • Calcopirita (sulfeto de cobre e ferro): forma mais frequente, apresenta brilho metálico intenso. • Calcocita (sulfeto de cobre): composto por sulfeto de cobre, apresenta coloração que varia de cinza à preta. • Malaquita (carbonato de cobre): diferencia-se por apresentar coloração esverdeada. O cobre é um mineral traço cuja essencialidade foi reconhecida em 1928 ao ser evidenciado em experimento com ratos. Esse micronutriente, juntamente com o ferro, tinha uma função importante na prevenção da anemia (PEDROSA; COZZOLINO, 1999). O cobre é um elemento químico de símbolo Cu (do latim cuprum), número atômico 29 (29 prótons e 29 elétrons) e de massa atómica 63,54 u. 126 Unidade III Observação A importância metabólica do cobre está direcionada em seu papel como cofator enzimático das enzimas conhecidas como cobre dependente (cuproenzimas, como citocromo c oxidase, superóxido dismutase citosólica, lisil oxidase, tirosinase, ceruloplasmina e dopamina β-hidroxilase), cujas funções são catalisar reações fisiológicas importantes relacionadas com fosforilação oxidativa, inativação de radicais livres, biossíntese de colágeno e elastina, formação de melanina, coagulação sanguínea, metabolismo de ferro e síntese de catecolaminas (DANKS, 1988). A maioria das manifestações clínicas de deficiência de cobre são explicadas, em parte, pelo decréscimo nas atividades das cuproenzimas, sendo observadas doenças em variados órgãos. Destaque importante deve ser oferecido para a enzima citocromo c oxidase, que é uma oxidase terminal na cadeia de transporte de elétrons, daí seu papel fundamental na fosforilação oxidativa. O cobre é um metal de grande importância no metabolismo do ferro e da eritropoiese, daí a sua relação com a prevenção de processos anêmicos. A interação cobre-ferro tem sido focada, sobretudo, na hefaestina (HEPH), uma multicobre ferroxidase requerida para o efluxo ótimo de ferro pela membrana basolateral dos enterócitos, e seu homólogo ceruloplasmina (CP), cuja meia-vida, biossíntese e atividade são correlacionadas positivamente com as concentrações intracelulares de cobre. A ceruloplasmina é a proteína na qual aproximadamente 90% do cobre plasmático estão ligados e é responsável por catalisar a oxidação do ferro ferroso (Fe2+) a férrico (Fe3+), atuando diretamente no metabolismo desse oligoelemento, especificamente em sua ligação na proteína de transporte, além de atuar na transferência de ferro para os locais de síntese de hemoglobina (HASHIMOTO et al., 2016b). A deficiência de cobre altera diretamente o metabolismo do ferro e limita sua exportação do espaço intestinal para o fígado pela inibição da HEPH e CP. A ausência de CP também leva ao acúmulo de ferro no pâncreas, retina e cérebro, indicando que a atividade dessa ferroxidase é crítica para a homeostase normal do ferro. Quadro 6 – Cuproenzimas reconhecidas em animais e humanos Enzimas Funções bioquímicas Amina oxidase Ceruloplasmina Citocromo c oxidase Dopamina β oxidase Superóxido desmutase extracelular Lisil oxidase Metalotioneína Neurocupreína Desaminação oxidativa Ferroxidase, transporte de cobre Transporte de elétrons Síntese de norepinefrina Dismutação de O2 Síntese de colágeno e elastina Armazenamento de cobre Modulação da atividade da monoxigenase Adaptado de: Pedrosa e Cozzolino (1999, p. 216). 127 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Muitos são os órgãos cujas funções tornam-se comprometidas em deficiência desse mineral: adrenais, gônadas, ossos, intestino, fígado, coração, entre outros. 8.3.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento O cobre é absorvido no estômago e no intestino delgado, e especificamente o duodeno é o seu maior sítio absortivo. Os mecanismos absortivos de regulação na mucosa intestinal são modulados por ligantes específicos, de natureza aminoacídica, e cerca de 30% pela metalotioneína, uma proteína de baixo peso molecular com grande afinidade por metais divalentes (COUSINS, 1985). Alguns estudos indicam que a absorção do cobre pela membrana de borda em escova envolve um carreador ativo, saturável, dependente de energia quando há baixas concentrações, e um processo de difusão quando há concentrações mais altas do mineral. Um transportador de cobre, o Ctr1 (codificado pelo gene SLC31A1) foi identificado em leveduras e clonado em humanos e em camundongos. Alguns trabalhos demonstram que o Ctr1 se desloca para vesículas endocíticas ou é degradado quando há a presença do mineral em grande quantidade, configurando um mecanismo de resposta adaptativa que previne o acúmulo de altas doses de cobre (HASHIMOTO et al., 2016b). Outro possível transportador de cobre na membrana de borda em escova é o DMT1, já descrito também como transportador de ferro, cádmio e manganês. Além disso, recentemente um homólogo do Ctr1, denominado Ctr2 (SLC31A2), foi descrito em cultura de células, localizado mais especificamente em lisossomos ou em vesículas endocíticas. De acordo com o estudo, o Ctr2 parece atuar sobre a importação de cobre, bem como em sua homeostase intracelular (HASHIMOTO et al., 2016b). Segundo Hashimoto et al. (2016b, p. 206): O cobre dietético não é um efetivo indutor da síntese da metalotioneína intestinal, pois ainda é improvável a regulação hormonal da absorção de cobre, em resposta a mudanças de suplementação dietética. Já o elevado teor de zinco induz esta síntese, o que proporciona um aumento na captação de cobre, fator este considerado negativo, pois o cobre ligado desta forma fica retido, e consequentemente indisponível para transferência serosal. Alguns estudos sobre metabolismo de cromo concluíram que há uma união do cromo com um componente proteico chamado de apocromodulina, um carreador formado por quatro aminoácidos presente no meio intracelular, tanto no citosol quanto no núcleo. Quando há a necessidade de a insulina atuar no organismo, o cromo é trazido por meio da corrente sanguínea por um transportador proteico e a transferrina vai até a membrana da célula; quando em contato com pH ácido, se desprende da transferrina e penetra na célula, sendo que nesse momento se liga à apocromodulina. Essa combinação foi inicialmente denominada de “substância ligadora de cromo de baixo peso molecular” (low-molecular weight chromiumbinding substance ou LMWCr) em meados de 1980, sendo hoje conhecida por cromodulina, pelo fato da semelhança em estrutura e função com a calmodulina. Essa estrutura é 128 UnidadeIII formada por quatro íons de Cr+3 ligados a resíduos de glicina, cisteína, glutamato e aspartato. Foi isolada em tecidos de várias espécies de mamíferos (PIRES; GRAÇA, 2011). Pedrosa e Cozzolino (1999, p. 5), afirmam que: O estudo da deficiência e do excesso de cobre é enfatizado considerando-se dois erros congênitos raros do metabolismo: a síndrome de Menkes, já descrita anteriormente, e a doença de Wilson, na qual há um defeito na excreção de cobre pela bile, levando a um maior acúmulo nos tecidos. Acredita-se que num organismo saudável, exposto à alimentação equilibrada e diversificada em fontes alimentares, as necessidades diárias desse nutriente sejam supridas. As necessidades nutricionais desse elemento estão expostas na tabela a seguir. Tabela 36 – Ingestão de referência para cobre com base nas DRI Faixa etária EAR (µg/dia) AI* RDA (µg/dia) Recém-nascido 0-6 meses 7-12 meses – – 220* 220* Crianças 1-3 anos 4-8 anos 9-13 anos 250 340 540 340 440 700 Adolescentes 14-18 anos 685 890 Adultos (homens e mulheres) 9-13 anos 14-18 anos 19-50 anos 51-70 anos > 70 anos 540 685 700 700 700 700 890 900 900 900 Gestantes ≤ 18 anos 19-30 anos 31-50 anos 785 800 800 1.000 1.000 1.000 AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada. Fonte: Hashimoto et al. (2016b, p. 721). 129 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Para lactantes, os valores recomendados permanecem em torno de 985 a 1000 μg/dia para EAR e 1.300 para AI* RDA (μg/dia). Um exemplo de desordem genética no metabolismo do cobre, a qual leva à deficiência grave do mineral e consequentemente compromete suas funções no organismo, é a doença de Menkes, conhecida como uma desordem letal e multissistêmica no transporte de cobre ligada ao cromossomo X, causada por diversas mutações no transportador de cobre ATP7A. As manifestações clínicas se iniciam tipicamente em bebês com 2 a 3 meses de idade, caracterizadas por retardo no crescimento, hipotonia, convulsões e anormalidade na textura e pigmentação do cabelo e da pele (HASHIMOTO et al., 2016b). 8.3.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) O excesso de vitamina C pode prejudicar a absorção de cobre, provavelmente havendo evidências de que esse efeito ocorra pela redução do Cu2+ para Cu+, forma menos biodisponível; provavelmente essa interação ocorre de forma menos pronunciada em humanos que em animais (COZZOLINO, 1997). Outros fatores endógenos e alguns componentes dietéticos influenciam de formas distintas a captação de cobre pelo lúmen intestinal, como as proteínas D e L – aminoácidos, citrato e fosfatos, que elevam a sua captação, e outros como fibra, ácido fítico, ácido ascórbico, tiomolibdato e zinco, que influenciam negativamente (PEDROSA; COZZOLINO, 1999). O preparo dos alimentos também interfere na biodisponibilidade desse nutriente. Um exemplo disso é a redução em aproximadamente 45% do cobre no processo de trituração de grãos integrais, já que remove o farelo e o gérmen do trigo. Estudos realizados em animais identificaram uma provável interferência negativa da frutose com o cobre. 8.4 Iodo: nomenclatura, estrutura química e função O iodo é um oligoelemento vital para o organismo humano que tem de ser ingerido regularmente com a alimentação. Existe numa variedade de formas químicas, sendo as mais importantes o iodeto (I), o iodato (IO3) e o iodo elementar (I2). Está presente em quantidades relativamente constantes na água salgada, e por esse motivo o sal iodado é a melhor fonte alimentar de iodo. Condimentar os alimentos com sal iodado é uma prática desejável, porque nos garante a presença deste elemento. O iodo (I) é essencial para a formação de tirosina e de triiodotironina, comumente denominados T4 e T3, os dois hormônios tireoidianos essenciais para a manutenção do metabolismo normal em todas as células. Esses hormônios controlam todos os passos metabólicos da oxidação celular. Assim sendo, interferem no metabolismo da água, proteínas, carboidratos, lipídios e de outros minerais, com reflexos acentuados na produção e reprodução dos animais domésticos; ou seja, a atividade tireoide apresenta uma grande influência sobre as funções produtivas, como a produção 130 Unidade III de leite, ovos e lã, e o desempenho reprodutivo dos animais. O iodo é o único elemento mineral cuja deficiência leva a uma anomalia clínica – aumento da glândula tireoide – específica e de fácil conhecimento. Ultimamente, a sua ação enquanto elemento antioxidante tem sido investigada, com resultados promissores. O iodo foi o segundo micronutriente a ser reconhecido como essencial para a saúde, em 1850. Anteriormente, apenas o ferro havia atingido esse grau de classificação, no século XVII. Ele encontra-se amplamente distribuído na natureza e está presente nas substâncias orgânicas e inorgânicas em quantidades muito pequenas. O nível de iodo na água reflete o teor de iodo das rochas e solos da região, e consequentemente das plantas comestíveis. Normalmente, a água não contribui com uma proporção significativa do consumo diário de iodo, já que mais de 90% dele provêm dos alimentos (HASHIMOTO et al., 2016a). A atividade da glândula tireoide é regulada por um mecanismo de controle que envolve o eixo tireoide-hipotálamo-hipófise. Quando a ingestão alimentar de iodo é limitada, a síntese do hormônio tireoidiano não é adequada e sua secreção diminui. Isso estimula o mecanismo de retroalimentação do eixo, resultando no aumento da secreção do hormônio tireotrófico (TSH), o qual, em resposta, também promove aumento da captação de iodo pela glândula. Se a ingestão de iodo for insuficiente por longos períodos, a glândula tireoide sofre hipertrofia, resultando no desenvolvimento de bócio por deficiência em iodo (HASHIMOTO et al., 2016a, p. 269). As necessidades nutricionais do iodo estão em concordância com os ciclos de vida; logo, aumentam desde o nascimento até à adolescência, mantendo-se depois constantes no adulto, exceto na gravidez e na amamentação, em que as necessidades são maiores. Observe os valores na tabela a seguir. Tabela 37 – Recomendações de ingestão de iodo (μg/dia) em diferentes estágios de vida Faixa etária AI/EAR RDA UL Recém-nascido e crianças 0-6 meses 7-12 meses 1-3 anos 4-8 anos 9-13 anos 110 130 65 65 73 – – 90 90 120 ND ND 200 300 600 Adolescentes 14-18 anos 95 150 900 Adultos 19-70 anos > 70 anos 95 95 150 159 1.100 1.100 131 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Faixa etária AI/EAR RDA UL Gestantes 14-18 anos 19-50 anos 160 160 220 220 900 1.100 Lactantes 14-18 anos 19-50 anos 209 209 290 290 900 1.100 AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite máximo tolerada de ingestão diária; ND = Não determinado. Fonte: Hashimoto et al. (2016a, p. 843). O consumo excessivo de iodo pode causar irritação no trato gastrintestinal, dor abdominal, náuseas, vômitos e diarreia, além de sintomas cardiovasculares e cianose; muitas vezes o quadro pode ser agravado pela presença de perda de peso, taquicardia, fraqueza muscular e calor da pele, sem a presença da oftalmopatia característica na doença de Graves. Segundo o Council for Responsible Nutrition, que estabeleceu os níveis de Noael (no observed adverse effects level) e Loael (lowest adverse effects level), pode-se observar para o iodo um Noael de 1.000 a 1.200 μg de iodo e um Loael de até 1.700 μg (HASHIMOTO et al., 2016a). 8.4.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Segundo Hashimoto et al. (2016a), o iodo da dieta é rápida e quase totalmente absorvido (> 90%) no estômago e no duodeno. Antes disso ele é convertido a íon iodeto, 100% biodisponíveise absorvidos praticamente por completo no intestino delgado, diferentemente da forma orgânica, em que apenas 50% do iodo são absorvidos. O iodo circula no plasma na sua forma inorgânica (iodeto), sendo utilizado pela tireoide para síntese dos hormônios tireoidianos, e o excesso é excretado pelos rins. Depois de absorvido, o iodo é transportado livremente ou ligado às proteínas do plasma, sendo rapidamente distribuído por todo o plasma, e transportado para a glândula tireoide, onde aproximadamente 80% do iodo presente no corpo são localizados. Pode haver também algum acúmulo em outros tecidos, como músculo e fígado quando ocorre um consumo excessivo do elemento. Dentro da tireoide, os íons iodeto se difundem para o espaço coloidal dos folículos e serão oxidados para iodo elementar; a enzima iodinase catalisa a iodação de resíduos de tirosina na proteína tireoglobulina, formando resíduos de monoiodo (MID) e de diiodotirosina (DIT). Posteriormente, após ela favorecer a transferência de um grupo diiodofenil de um resíduo de diiodotirosina para outro, forma a tiroxina incorporada à proteína e finalmente o triiodotironina (T3). A tireoglobulina iodada é então captada pelas células da tireoide, sofrendo proteólise para liberação de tiroxina (T4) e pequenas quantidades de T3. Os hormônios são liberados da tireoide a partir do estímulo da tireotrofina, que, por sua vez, tem sua secreção regulada pela tiroxina circulante, e dessa forma fica clara a participação de extrema relevância do iodo no metabolismo tireoidiano (HASHIMOTO et al., 2016a). 132 Unidade III Membrana celular Enzimas lisossômicas Tirosina TG B TG B TG B TG B Capilar MIT MIT DIT TP TP TP 1 8 9 10 7 6 3 2 4 5 DIT DIT DIT MIT MIT T3 T3 T3 T3 T4 T4 T4 T4 I- I- I- Coloide Figura 35 – Regulação da função tireoidiana, com participação ativa do iodo Fonte: Mourão Júnior (2021, p. 211). A figura anterior deve ser observada da esquerda para a direita. Nela, fica clara a sequência de eventos que finaliza com a produção dos resíduos MIT e DIT e os hormônios tireoidianos. Segue a síntese e a liberação de T3 e T4: (1) captação ativa de iodeto; (2) oxidação do iodeto; (3) tireoglobulina (TGB) produzida pela célula folicular sendo levada para o coloide; (4) organificação do iodo; (5) acoplamento de iodotirosinas; (6) endocitose da TGB; (7) hidrólise da TGB; (8) liberação de T3 e T4; (9) desiodinação da monoiodotironina (MIT) e da diiodotironina (DIT); (10) reciclagem do iodeto. Na água e alimentos, o iodo ocorre em grande parte como iodeto inorgânico, sendo absorvido nessa forma através do trato gastrintestinal e transportado na forma livre ou anexo a proteínas do plasma. 133 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Também é prontamente absorvido pelos pulmões, além de quantidades significativas de absorção de iodo através da pele ocorrerem na aplicação de compostos orgânicos que contenham o elemento. O excesso de iodo é excretado primariamente na urina, com pequenas quantidades nas fezes e suor. 8.4.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) A deficiência de iodo em diferentes estágios de vida produz diferentes desfechos da saúde. Logo a sua adequada ingestão torna-se especialmente importante na vida intraútero e durante os primeiros dois anos, quando as células neurais sofrem divisão celular, contribuindo com o desenvolvimento e crescimento mental. Alguns fatores que contribuem para a deficiência do elemento incluem solos com baixos níveis de iodo e muito drenados, distância do mar e variação da capacidade da planta em absorver iodo. Bovinos em pastejo estão sujeitos à deficiência desse elemento. A maneira mais eficiente de prevenir a deficiência de iodo é suplementá-lo em misturas minerais. O uso de iodeto de potássio não estabilizado deve ser evitado porque o iodo se volatiliza com facilidade nas condições tropicais. O iodato de potássio é mais estável. Substâncias conhecidas como bociogênicas normalmente presentes em alguns alimentos não parecem ser uma das causas diretas de bócio quando a alimentação é adequada em iodo, porém, certamente serão um fator de risco quando a ingestão desse elemento for baixa. Substâncias bociogênicas são encontradas em alimentos como mandioca, milho, broto de bambu, batata-doce, couve-flor e algumas variedades de leguminosas e são derivadas de glicosídios cianogênicos, capazes de liberar quantidades significativas de cianeto por hidrólise (HASHIMOTO et al., 2016a). Resumo Sódio, cloro e potássio são eletrólitos essenciais para a manutenção dos líquidos corporais no ambiente intra e extracelular. Dessa forma, regula-se também a excitabilidade no ambiente intracelular e os níveis pressóricos, bem como a função renal. Presentes no sal de cozinha, um dos maiores conservantes naturais, o cloro e o sódio atuam em sinergia no ambiente intra e extracelular, no processo de absorção ativa e no transporte ativo que rege inúmeros processos metabólicos. O potássio é ainda fonte primordial de energia, já que participa da estrutura da molécula de adenosina trifosfato ou ATP. Além disso, está presente em nossas membranas como elemento estrutural e constituinte. 134 Unidade III Outro nutriente discutido na unidade foi o iodo, bem como a sua importância na regulação do metabolismo energético por atuar como constituinte dos hormônios tireoidianos e em ação conjunta com o selênio, que além de sua função antioxidante pela enzima superóxido dismutase é o cofator das reações de deiodisação para a formação de T4 ativo (tiroxina) e triiodotironina. Exercícios Questão 1. Leia o texto a seguir. O selênio é amplamente distribuído em toda a crosta terrestre, entretanto, a quantidade é bastante variável e, por consequência, os solos apresentam conteúdos de selênio que podem variar de quantidades traço até níveis tóxicos. 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. COMINETTI et al. Estresse oxidativo, selênio e nutrigenética. Nutrire, v. 36, n. 3, p. 131-153, São Paulo, 2011. Considerando o texto e a importância do selênio, avalie as afirmativas. I – Os fatores que facilitam a absorção de selênio são a metionina, as proteínas e as vitaminas E e A. Os metais pesados chumbo, cádmio e mercúrio inibem a absorção de selênio. II – O selênio está relacionado com o metabolismo do iodo, pois a conversão de tiroxina (T4) em triiodotironina (T3) depende de uma enzima selenodependente (desiodinase). III – O selênio está presente na glutationa peroxidase, uma enzima antioxidante que reduz o peróxido de hidrogênio e os hidroperóxidos a partir da glutationa. É correto o que se afirma em A) I e II, apenas. B) I, apenas. C) II e III, apenas. D) I e III, apenas. E) I, II e III. Resposta correta: alternativa E. 135 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: a presença de proteínas e das vitaminas E e A facilita a absorção de selênio. Os metais pesados diminuem a absorção de selênio. A biodisponibilidade e a distribuição tecidual dependem também da forma ingerida do mineral. As formas orgânicas mais comuns do selênio são a selenometionina (em fontes vegetais, animais e alguns suplementos alimentares) e a selenocisteína (principalmente em fontes animais). Na forma inorgânica, aparece como selenito e selenato, principalmente em suplementos. II – Afirmativa correta. Justificativa: a conversão de tiroxina (T4) em triiodotironina (T3) é realizada pela desiodinase tipo I, uma selenoproteína encontrada no fígado e nos rins,responsável pela conversão da forma inativa do pró-hormônio tiroxina (T4) na forma metabolicamente ativa, a tri-iodotironina (T3). São conhecidas três desiodinases dependentes de selênio: tipo I, tipo II e tipo III. O selênio e o iodo devem ser suplementados concomitantemente em populações com deficiência desses elementos, pois a suplementação somente com selênio pode ser danosa (haveria maior produção de T3, o que promoveria a inibição da liberação de TSH e pioraria o quadro de hipotireoidismo). III – Afirmativa correta. Justificativa: a glutationa peroxidase (GPX) é uma enzima dependente de selênio que age na redução de peróxidos de hidrogênio (H2O2) e de hidroperóxidos orgânicos livres, transformando-os, respectivamente, em água e álcool. O metabolismo da glutationa (GSH) é um dos mecanismos de defesa antioxidante mais importantes do sistema biológico e é representado pelas reações mostradas a seguir. ROOH + 2GSH H2O2 + 2GSH GPX GPX ROH + GSSH + H2O GSSH + 2H2O Nas equações, temos o que segue. • ROOH: hidroperóxido lipídico. • GSH: glutationa. • GPX: glutationa peroxidase. • GSSG: glutationa oxidada. • H2O2: peróxido de hidrogênio. 136 Unidade III Questão 2. Leio o texto a seguir. O cobre é necessário para o crescimento, mecanismos de defesa, mineralização óssea, maturação de eritrócitos e leucócitos, transporte de ferro, metabolismo do colesterol, contractilidade do miocárdio, metabolismo da glicose e desenvolvimento cerebral. O papel do cobre nas atividades enzimáticas de oxidação/redução é consequência da sua capacidade para funcionar como um intermediário da transferência de elétrons. Desse modo, o cobre está presente nas enzimas envolvidas na respiração celular, na defesa contra radicais livres, na função de neurotransmissão, na síntese de tecido conjuntivo e no metabolismo celular do ferro. BARCELOS, T. D. J. Cobre: vital ou prejudicial para a saúde humana? Dissertação. Universidade da Beira Interior, Covilhã, 2008. Adaptado. Considerando o texto e a importância do cobre, avalie as afirmativas. I – O metabolismo do ferro e o do cobre estão interligados pela atividade ferroxidase da ceruloplasmina. A deficiência de cobre pode diminuir a quantidade de ceruloplasmina, enzima responsável pela transformação do Fe2+ (íon ferroso) em Fe3+ (íon férrico), necessária para a síntese de hemoglobina. II – O excesso de zinco diminui a absorção de cobre. III – A vitamina C pode aumentar a absorção de cobre. É correto o que se afirma em A) I e II, apenas. B) I, apenas. C) II e III, apenas. D) I e III, apenas. E) I, II e III. Resposta correta: alternativa A. 137 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: a ceruloplasmina é uma oxidase que apresenta seis íons de cobre e é produzida principalmente no fígado. Para ser transportado pela transferrina, o ferro precisa ser oxidado, e esse processo é realizado pela ceruloplasmina. A ceruloplasmina oxida o Fe+2 (íon ferroso), libertado pela ferritina intracelular, para ser ligado à transferrina, que se une ao Fe+3 (íon férrico). A deficiência de ceruloplasmina é acompanhada pelo acúmulo de ferro no fígado. II – Afirmativa correta. Justificativa: a competição de vários íons, como o zinco, o ferro, o chumbo e o cádmio, pode inibir a absorção do cobre. O mecanismo proposto para a interação entre o cobre e o zinco baseia-se na observação de que o excesso de zinco aumenta a síntese da metalotioneína, uma proteína que apresenta a propriedade de se ligar a minerais e protege o organismo de possíveis efeitos tóxicos deles. A metalotioneína apresenta afinidade maior por cádmio e cobre e menor afinidade por zinco. Como o cobre apresenta maior afinidade pela metalotioneína, ele ficaria retido no interior do enterócito e seria impedido de passar para a circulação. III – Afirmativa incorreta. Justificativa: o excesso de vitamina C pode prejudicar a absorção de cobre pela redução do Cu2+ a Cu+, forma menos biodisponível. 138 REFERÊNCIAS Textuais ACCIOLY, E; GOMES, M. M.; SAUNDERS, C. Papel da vitamina A na prevenção do estresse oxidativo em recém-nascidos. Revista Brasileira de Saúde Materno Infantil, Recife, v. 5, n. 3, p. 275-282, set. 2005. AGNOLI, C. et al. 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São elas: • Bioconversão: é a quantidade de um nutriente já absorvido que é convertida em sua forma ativa no corpo; é o caso da transformação dos carotenoides pró-vitamínicos A em retinol. • Bioeficácia: é o resultado tanto da biodisponibilidade quanto da bioconversão, e se refere à eficiência com que um nutriente ingerido no alimento é absorvido e convertido na sua forma ativa. • Bioeficiência: consiste na proporção da forma ativa convertida do nutriente absorvido que atingirá o tecido-alvo. Outros aspectos irão interferir na biodisponibilidade dos nutrientes, como a estocagem, a fermentação, a germinação, o processamento e a digestão de grãos e sementes, como o ácido fítico, que pode ser parcialmente neutralizado pela desfosforilação (retirada de fósforo mediada pela enzima fitase), para produzir compostos derivados, como pentafosfato (IP5), tetrafosfato (IP4), trifosfato (IP3) e, possivelmente, inositol difosfato (IP2) e monofosfato (IP1). Desses subprodutos, somente IP5 e IP6 têm efeito negativo na biodisponibilidade de minerais. Elevado nível de ingestão de ácido fítico pode estar associado a efeitos nutricionais negativos, visto que esses compostos são conhecidos pela redução na biodisponibilidade de minerais, proteínas e inibição de enzimas proteolíticas (SILVA; SILVA, 1999). Os inibidores de proteases são proteínas de ampla distribuição no reino vegetal, capazes de inibir a atividade das enzimas tripsina, quimotripsina, amilase e carboxipeptidase (SILVA; SILVA, 2000). A inativação total de inibidor de tripsina em feijões (Phaseolus vulgaris) foi possível assim que os feijões foram embebidos em água destilada por uma noite e submetidos à temperatura de 97 °C por 7,5 minutos, impactando a biodisponibilidade de nutrientes. Portanto, técnicas culinárias podem ser utilizadas no intuito de melhorar o aproveitamento dos nutrientes pelo nosso organismo. Podemos concluir que muitos são os fatores que interferem na absorção e no aproveitamento dos nutrientes 15 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES em nosso organismo, e cabe ao nutricionista avaliar esses aspectos para melhor orientar o paciente no momento de avaliação e planejamento alimentar (SILVA; SILVA, 2000). Exemplo de aplicação Será que ao atender um paciente idoso, uma atenção especial deverá ser direcionada para a biodisponibilidade de algum nutriente? A resposta é sim. Durante o envelhecimento, esse processo poderá ocorrer em um contexto fisiológico, chamado de senescência, ou associado a doenças (senilidade). O enfoque de nossa resposta será para o processo natural de envelhecimento. Com o desgaste do esmalte dentário e a perda de dentes, o consumo de alimentos como carnes pode ficar comprometido, assim como o fornecimento de vitamina B12 e de ferro. Há declínio da produção de ácido clorídrico pelas células parietais, favorecendo a hipocloridria e o comprometimento no aproveitamento de vitamina B12, cálcio e ferro, principalmente. Portanto, é importante considerarmos que cada caso é único e que muitos serão os fatores a serem considerados no momento de aplicarmos os conceitos de biodisponibilidade dos nutrientes. Neste livro-texto iremos abordar conceitos importantes sobre as Recomendações Nutricionais – Dietary Reference Intake (DRIs), valores utilizados tanto para a avaliação quanto para a prescrição de dietas. As DRI são definidas como a mais recente revisão de valores de recomendação nutricional (energia, macro e micronutrientes) desenvolvidos por um comitê americano e canadense com publicações sistemáticas a partir do ano de 1997, em parceria com o Instituto de Medicina Norte-Americano. Os valores de DRIs passam por constantes atualizações e devem ser utilizados por profissionais de saúde, uma vez que levam em consideração as necessidades nutricionais de acordo com o gênero, a faixa etária e o estágio de vida ou momento fisiológico (gestação, lactação) dos indivíduos (DOMENE et al., 2006). Considere como valores que compõem esse conjunto de recomendações (FRANCESCHINI et al., 2012): • Estimated average requirement – EAR (necessidade média estimada): consiste no valor médio de ingestão diária, e a quantidade suficiente para suprir as necessidades de pelo menos 50% dos indivíduos saudáveis de referência, respeitando a respectiva idade e gênero. Na prática, esses valores são utilizados para avaliar a adequação e o planejamento da ingestão dietética de grupos populacionais. 16 Unidade I • Recommended dietary allowance – RDA (ingestão dietética recomendada): considera a quantidade do nutriente suficiente para atender à necessidade diária de 98% da população de referência; é obtida matematicamente a partir dos valores de consumo médio (EAR) e geralmente acrescida de dois desvios padrão. Na prática, a sua utilização deve ocorrer como alvo de ingestão no momento da prescrição da dieta para indivíduos saudáveis. • Adequate intake – AI (ingestão adequada): caracteriza-se pelo valor médio de ingestão diária de um nutriente, embora não existam evidências científicas suficientes para o estabelecimento de EAR e RDA. Logo, consiste em um valor estimado. • Tolerable upper intake level – UL (nível máximo de ingestão tolerável): valor que demonstra o limite máximo de ingestão diária de um nutriente e que seja tolerável biologicamente. Torna-se referência na elaboração de alimentos enriquecidos ou fortificados, além de suplementos alimentares. (*) EAR: Necessidade média estimada; RDA: Ingestão dietética recomendada; AI: Ingestão adequada; UL Nível máximo tolerável de ingestão. RDAEAR +2 DP Distribuição da necessidade média do nutriente Po rc en ta ge m d e in di ví du os AI UL Figura 1 – Modelo para os valores de referência da dieta Fonte: Marchioni, Slater e Fisberg (2004, p. 209). No tocante aos valores de UL, é importante ressaltar que eles devem ser utilizados de forma criteriosa, já que não são considerados como referências de recomendação de ingestão; os desfechos mencionados no quadro a seguir normalmente associam-se à utilização do nutriente na forma de suplemento, ou ainda em uso parenteral. O quadro a seguir irá demonstrar os possíveis efeitos desse consumo. 17 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Quadro 2 – Relação das manifestações referentes à toxicidade dos nutrientes Nutriente Manifestação Vitamina A Náusea, vômito e dor de cabeça, com possível aumento da pressão no fluido cerebrospinal – esses sinais tendem a desaparecer em poucos dias com a interrupção do consumo Quando a toxicidade tende a ser crônica pelo consumo prolongado de doses superiores a 7,5 mg/dia e 9 mg/dia para adultos, as consequências podem ser o comprometimento nas funções desempenhadas pelo sistema nervoso central (causando dor de cabeça, náusea, ataxia e anorexia, todas associadas com o aumento da pressão do fluido cerebrospinal) e hepatomegalia, hiperlipidemia e mudanças histológicas do fígado, incluindo aumento da formação de colágeno Na pele pode ocorrer secura excessiva, escamação e rachaduras, descamação e alopecia Zinco Interação negativa com demais nutrientes, como o ferro e a vitamina A, poderão acontecer em situação de consumo excessivo do zinco. 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No entanto, ao atingirmos a quantidade diária de 2 g, para algumas pessoas já é possível a ocorrência de gastroenterite, formação de pedras renais de oxalato (litíase renal) ou diarreia osmótica Ferro O consumo excessivo via suplementação do ferro associa-se ao aumento nos níveis de ferritina e ao aumento no risco cardiovascular. Outra importante consequência é a associação negativa com demais metais Efeitos gastrointestinais, como dor epigástrica, náusea e diarreia, poderão ser notadas Vitamina B9 Embora não seja reconhecido como um nutriente tóxico, o ácido fólico, quando consumido em quantidades superiores a 1 g/dia, pode mascarar uma anemia perniciosa, e a médio e longo prazo pode contribuir (de forma ainda não conhecida) com o desenvolvimento da aterosclerose Vitamina B1 Até o momento, não há confirmação científica sobre a sua toxicidade. Isso ocorre por se tratar de um nutriente solúvel em água e com rápida excreção urinária A atenção maior é exigida nos casos de pacientes com utilização parenteral, que podem manifestar dermatites, irritabilidade, insônia e fraqueza; de forma menos frequente, pode haver comprometimentos respiratórios e choque anafilático Niacina Esta vitamina pode causar vasodilatação seguida de enrubescimento, queimação e coceira da pele. A hipotensão devido à vasodilatação é um efeito possível Riboflavina Não é descrito na literatura risco de toxicidade desta vitamina por se tratar de um nutriente hidrossolúvel, porém a utilização na forma parenteral deve ser monitorada atentamente Piridoxina Até o momento, não há confirmação científica sobre a sua toxicidade. Isso ocorre por se tratar de um nutriente solúvel em água e com rápida excreção urinária Selênio Efeitos como diarreia, vômito e náusea podem ocorrer a partir do consumo excessivo de selênio 18 Unidade I Nutriente Manifestação Magnésio Quando o consumo se torna excessivo e atinge concentração plasmática de 3,5 mmol/L a 5 mmol/L, alguns sintomas como vômito, náusea, hipotensão, bradicardia e fraqueza poderão acontecer Caso os níveis plasmáticos excedam 9 mmol/L, efeitos cardíacos e respiratórios poderão ocorrer, como bradicardia, parada cardíaca e dificuldade respiratória Potássio O consumo diário de potássio em excesso pode relacionar-se à ocorrência de náusea, vômito e diarreia, e consequências mais graves, como disfunção neuromuscular, fraqueza e paralisia Cloro O uso excessivo deste eletrólito pode relacionar-se à hipercalemia ou à alteração na função renal, mesmo em pacientes sem disfunção ou doença renal Cromo A toxicidade deste elemento é questionável e varia de acordo com a sua forma estrutural; quando na forma hexavalente, associa-se a uma provável toxicidade pulmonar, asma brônquica e hepatoxicidade Cobre Dificilmente este nutriente terá desfecho de toxicidade, já que possui um mecanismo de regulação homeostática bastante eficiente No caso de pacientes com doenças hepáticas, no entanto, será necessária a absorção e o monitoramento da suplementação Iodo Em caso de consumo excessivo e de acordo com a vulnerabilidade individual, problemas funcionais na tireoide poderão acontecer Adaptado de: Cozzolino (1997). Observação As informações descritas no quadro anterior devem ser confirmadas e monitoradas a partir de indicadores complementares coletados durante o atendimento nutricional, como os exames bioquímicos específicios, a análise e adequação do consumo alimentar, bem como a avaliação e a interpretação das queixas (sintomas) e sinais apresentados pelo paciente, denominados semiologia. 2 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINA A E ZINCO 2.1 Vitamina A: nomenclatura, estrutura química e função A vitamina A é um pigmento essencial para a visão, sendo inicialmente reconhecida por sua essencialidade para a saúde de humanos e outros seres vivos. Essa vitamina não ocorre nos vegetais, porém muitas plantas contêm carotenoides, pigmentos que absorvem luz e que podem ser convertidos em vitamina A pela maior parte dos animais; esta taxa de conversão é variável e depende de muitos aspectos, incluindo o tipo de carotenoides e o potencial de conversão em vitamina A. Sabe-se que de todos os carotenoides, o β-caroteno é aquele com maior conversão em vitamina A, porém podemos encontrar outros carotenoides nos alimentos-fonte, conforme demonstra a tabela a seguir. Segundo Mourão et al. (2005, p. 315): A biodisponibilidade de vitamina A em alimentos e formulações alimentícias varia de acordo com diversos fatores, alguns deles ainda questionáveis. Com relação, especificamente, aos carotenoides, ressaltam-se as espécies 19 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES presentes, o tipo de ligação molecular, a quantidade de carotenoides consumida na refeição, a matriz na qual o carotenoide está incorporado, e fatores de absorção e bioconversão, entre outros. Para uma melhor assimilação dos carotenoides, é essencial a integridade do sistema digestivo, incluindo a função pancreática e hepática essenciais durante a hidrólise dos alimentos ricos especificamente nesse nutriente. Essa eficiência, durante o trabalho digestivo, favorecerá a ruptura celular da matriz do alimento, contribuindo com a melhor solubilização do nutriente liberado (MOURÃO et al., 2005). Nesse contexto, a microbiota intestinal assume papel de extrema relevância, uma vez que modula a permeabilidade, a integridade das proteínas transportadoras e demais movimentações que ocorram também durante a absorção dos nutrientes. Podemos considerar como microbiota intestinal uma população de organismos microscópicos que habita o intestino; especificamente no trato gastrointestinal de humano localizamos cerca de 100 trilhões de microrganismos com relação simbióticas ou como comensais, na maioria pertencentes aos filos firmicutes, bacteroidetes e actinobactéria (RAMIREZ, 2017). Importante lembrar que alguns dos nutrientes que serão discutidos ao longo deste livro-texto são sintetizados no ambiente intestinal, como vitamina K, vitamina B12 e ferro. Tabela 1 – Teor de carotenoides (μg/g) em alguns alimentos Descrição α-caroteno β-caroteno β-criptoxantina Licopeno Luteína Zeaxantina Violaxantina RAE* Abricó (Mammea americana) – 15 14 (isômeros trans) 0,5 Não quantificado 190 Acerola (Malpighia glabra) Traços 4,0 0,5 Não quantificado Não quantificado 232 Acerola madura sem casca 0,7 8,8 0,8 1,2 0,780 Acerola “Olivier” parcialmente madura 0,3 12 0,3 0,7 0,7 102 Acerola “Olivier” madura 0,7 38 1,2 1,1 3,1 325 Acerola “Olivier” parcialmente madura sem casca 0,4 30 1,1 0,7 1,6 256 *RAE = Equivalentes de atividade de retinol (12 μg de β-caroteno ou 24 μg de outras pró-vitaminas). Fonte: Rodriguez-Amaya, Kimura e Farfan-Amaya (2008, p. 50). Embora sejam micronutrientes presentes em níveis muito baixos nos alimentos (microgramas por grama), os carotenoides estão entre os constituintes alimentícios mais importantes. Os carotenoides são pigmentos naturais responsáveis pelas cores de amarelo a laranja ou vermelho de muitas frutas, hortaliças, gema de ovo, crustáceos cozidos e alguns peixes e são considerados substâncias bioativas, com efeitos benéficos à saúde (RODRIGUEZ-AMAYA; KIMURA; FARFAN-AMAYA, 2008). 20 Unidade I O termo vitamina A é empregado atualmente para designar todos os derivados de β-ionona que possuam atividade biológica de retinol, exceto os carotenoides. O termo retinoide se refere ao retinol ou aos seus derivados de ocorrência natural e análogos sintéticos, que não apresentam, necessariamente, atividade semelhante à do retinol. H3C CH3 CH3 CH3 CH3 OH Figura 2 – Estrutura química da vitamina A (retinol) Disponível em: https://bit.ly/3zlOlAz. Acesso em: 21 jul. 2021. Podemos considerar que a vitamina A é a expressão genérica usada para descrever o retinol e todos os carotenoides dietéticos que têm atividade biológica de transretinol. Ela foi descoberta em 1913 por dois grupos independentes de pesquisadores, nas Universidades de Wisconsin e de Yale. Em 1919, Harry Steenbock observou que a vitamina A contida nos vegetais variava com o seu grau de coloração, confirmando sua natureza química e descrevendo que o pigmento das plantas era uma fonte rica de vitamina A. Esse pigmento foi chamado de caroteno, sendo, na verdade, um pool de compostos com a capacidade de se transformarem em vitamina A, entre eles o a-caroteno e o β-caroteno; por isso os compostos carotenoides são chamados de pró-vitamina A. O ácido retinoico, um metabólito do retinol no qual o grupo álcool sofreu oxidação, apesar de ser mais potente que o retinol com relação à promoção da diferenciação e do crescimento do tecido epitelial na deficiência da vitamina A, não apresenta a mesma eficiência na função visual ou reprodutiva; portanto, cada composto com função de vitamina A parece ser mais atuante em tecidos específicos. O fato de os nutrientes, neste caso, os derivados de retinoide, se ligarem em proteínas inespecíficas contribui com a falta de ativação e consequente desempenho de atividade biológica nos tecidos. O pigmento β-caroteno ocorre em vegetais amarelo-alaranjados, como cenoura, batata-doce, pimentão, pêssego, manga, entre outros; e a partir da reação de sua clivagem pode produzir vitamina A. Muitas são as espécies de carotenoides, porém as mais encontradas no plasma humano são α-caroteno, β-caroteno, β-criptoxantina, luteína e licopeno. De maneira geral, esses pigmentos são responsáveis por efeitos benéficos para a saúde humana, sendo necessário evidenciar o seu papel antioxidante. De acordo com Uenojo, Maróstica Junior e Pastore (2007), os carotenoides também possuem a capacidade de modular a resposta imunológica e a comunicação intracelular, além de atuar prevenindo o envelhecimento celular e orgânico, uma vez que desempenham efeito sinérgico com as vitaminas C e E na proteção celular por seu efeito neutralizador das espécies reativas de nutrientes. 21 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Com relação à vitamina A, suas recomendações nutricionais estão descritas na tabela a seguir. Tabela 2 – Recomendações de ingestão para vitamina A e limites superiores toleráveis Estágio de vida EAR (µg/dia) RDA (µg/dia) UL (µg/dia) Lactentes 0-6 meses 7-12 meses – – 400 (AI) 500 (AI) 600 600 Crianças 1-3 anos 4-8 anos 210 275 300 400 600 900 Homens 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 445 630 625 625 625 625 600 900 900 900 900 900 1.700 2.800 3.000 3.000 3.000 3.000 Mulheres 9-13 anos 14-18 anos 19-30 anos 31-50 anos 51-70 anos > 70 anos 420 485 500 500 500 500 600 700 700 700 700 700 2.800 3.000 3.000 3.000 3.000 3.000 Gestantes ≤ 18 anos 19-50 anos 530 550 750 770 2.800 3.000 Lactantes ≤ 18 anos 19-50 anos 880 900 1.200 1.300 2.800 3.000 AI = Ingestão adequada; EAR = Necessidade média estimada; RDA = Ingestão dietética recomendada; UL = Limite superior tolerável de ingestão. Fonte: Yonekura et al. (2016, p. 325). Historicamente, a vitamina A associa-se ao processo visual, já que constitui o grupo prostético das opsinas, proteínas sensíveis à luz e presentes na retina. Portanto, quando há carência, um dos sintomas mais referidos é a cegueira noturna. A vitamina A participa de vários mecanismos biológicos, como diferenciação epitelial, expressão de genes, reprodução e integridade do sistema imunológico. Outras 22 Unidade I funções dessa vitamina são atuar no metabolismo intermediário, na síntese de ácido ribonucléico (RNA) e proteínas, enzimas, globulinas, glicoproteínas, queratina, na permeabilidade celular, nos metabolismos da hemoglobina e do zinco, além de participar dos receptores nucleares e seus ativadores, que regulam a expressão de genes relacionados ao metabolismo da triiodotironina, estrogênio, progesterona, cortisol, aldosterona, testosterona, vitamina D, colesterol e ácidos graxos. Logo, a carência dessa vitamina poderá causar prejuízos ao crescimento, ao desenvolvimento infantil e à reprodução humana. 2.1.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento A vitamina A pré-formada apresenta um percentual de absorção que varia entre 70% e 90%, ao passo que a forma de provitamina alcança um intervalo entre 20% e 50%. Isso ocorre provavelmente pelo tipo de absorção na membrana intestinal. As provitaminas ou carotenoides, por exemplo, sofrem absorção passiva com necessidade posterior de conversão em vitamina A no intestino; a localização desse nutriente na matriz do alimento também dificulta a sua solubilidade e, consequentemente, a sua biodisponibilidade (MOURÃO et al., 2005). Primeiramente ocorre a ruptura mecânica e enzimática da matriz alimentar na boca, no estômago e no duodeno, liberando as moléculas de ésteres de retinila ou carotenoides, que por sua vez são incorporadas às gotículas de lipídios em emulsão no estômago. Segundo Yonekura et al. (2016, p. 297): Com a ação das lipases gástricas, e posteriormente das lipases pancreáticas e sais biliares secretados no duodeno, ocorre a formação de micelas mistas formadas por sais biliares e produtos da hidrólise de lipídios, que são responsáveis pela solubilização de nutrientes lipossolúveis no lúmen intestinal. Ésteres de retinila são hidrolisados pelas lipases pancreáticas no duodeno e pela fosfolipase B na superfície das cé-lulas da mucosa intestinal. O retinol livre, em concentrações fisiológicas, é absorvido via difusão facilitada por transportador ainda não identificado, porém, em concentrações farmacológicas, é absorvido por difusão simples. No interior dos enterócitos, o retinol se liga à CRBP-II (cellular retinol binding protein type-II), é reesterificado pela ação da enzima LRAT (lecitin-retinol acil transferase) e secretado como um componente dos quilomícrons no sistema linfático. A sua melhor absorção intestinal depende da associação com lipídios dietéticos, justamente por se tratar de uma vitamina lipossolúvel. Na mucosa intestinal, em sua superfície externa, ocorrerá a hidrólise de ésteres de retinil, resultando em retinol livre que será incorporado pelo quilomícrom e reesterificado intracelularmente em palmitato pela enzima lecitina aciltransferase microssomal. 23 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Lembrete Toda vitamina lipossolúvel necessita de lipídios (óleos egorduras) para melhorar a sua absorção. Isso ocorre porque a presença desses componentes favorecerá a formação de micelas e a consequente absorção, com posterior incorporação dessas vitaminas no quilomícron nascente, formado na célula intestinal. Dessa forma, a vitamina A participará do metabolismo das lipoproteínas e, ao chegar ao fígado, associada ao quilomícron remanescente, será novamente hidrolisada a retinol para se associar à proteína transportadora RBP. Ruptura da matriz alimentar Éster de retinila Éster de retinila Lipídios da dieta Emulsão (diâmetro 20 a 40 µm) Micelas mistas (diâmetro 4 a 60 ηm) Lipases pancreáticas e sais biliares Lipase pancreática Fostolipase B intestinal Lúmen intestinal Sangue Enterócitos Linfa Retinol OH β – caroteno Figura 3 – Estágios da digestão e absorção de vitamina A e β-caroteno Fonte: Yonekura et al. (2016, p. 298). 24 Unidade I O armazenamento da vitamina A é feito sob forma de ésteres de retinil; cerca de 50% a 80% da vitamina A no corpo são estocados no fígado, local em que é ligada à proteína ligadora de retinol (RBP). Esse estoque regula os efeitos de variabilidade nas taxas de ingestão de vitamina A, particularmente contra os riscos de deficiência durante os períodos de baixa ingestão dessa vitamina (MOURÃO et al., 2005). Até que aconteça a necessidade, a vitamina permanecerá como reserva, muitas vezes durante vários meses. Em condição de ingestão elevada de retinol, a via mediada pelo citocromo P450 microssomal será ativada, promovendo a transformação dessa vitamina em metabólitos polares que serão secretados via urina e bile – mas vale apontar que essa via pode ser saturada, em condições de elevada ingestão da vitamina A. A vitamina A pode ser mobilizada do fígado para distribuição aos tecidos periféricos na dependência da oferta do aporte alimentar. Portanto, quando está deficiente no organismo, essa condição ativará no fígado a hidrólise de ésteres de retinil, fazendo com que esse órgão mantenha uma concentração constante de sua forma ativa na circulação. A ligação de retinol a um transportador específico, a RBP, que circula no plasma ligada à pré-albumina, impede a excreção do complexo retinol-RBP na urina. A figura a seguir ilustra o trajeto metabólico da vitamina A e dos carotenoides. Nela, é possível observar que após serem incorporados no quilomícron, a vitamina A e os carotenoides seguirão pelo ducto torácico e acessarão a circulação sanguínea com o objetivo de desempenharem a função de carreadores de ácidos graxos (na forma de triacilgliceróis) para os diversos tecidos. Atividade enzimática, como a da lipase lipoproteica, irá hidrolisar os quilimícrons até que eles fiquem pobres em triacilgliceróis, recebendo o nome de quilomícrons remanescentes. Nesse momento, os ésteres de retinila dos quilomícrons remanescentes entrarão no fígado pela veia porta e serão captados, por meio de receptores específicos, pelas células hepáticas com auxílio da apoproteína E presente em sua estrutura. No ambiente hepático serão hidrolisados a retinol, que então se une à apo-RBP (proteína ligadora de retinol) para a posterior liberação na corrente sanguínea (PATRICK, 2000). 25 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Betacaroteno Retinol Lúmen intestinal Difusão simples Transporte via SR-BI Enterócito Difusão facilitada Difusão simples ApoB-48 Ácidos graxos Lecitina retinol acil transferase Quilimícrons (diâmetro 50 a 200 nm) Quilimícrons remanenscentes Hepatócitos (parênquirna) Ésteres de retinila (ER) Linfa Sangue ER ER ER ER ER ER ER Retinal redutase Retinol Retinol Retinol Retinol Retinol Células estreladas Espaço de disse Epitélio fenestrado Sinusoide CRBP-II CRBP-II RBP Betacaroteno 15, 15' dioxigenase Figura 4 – Captação, metabolismo e secreção de vitamina A e betacaroteno nos enterócitos Fonte: Yonekura et al. (2016, p. 299). A concentração sanguínea não é um parâmetro recomendável para um estudo individual da vitamina A, mas valores baixos de retinol sanguíneo significam que o armazenamento hepático da vitamina pode estar esgotado. A taxa normal de retinol no plasma é de 30 μmol/L a 70 μg/dL (1,04 μmol/L a 2,43 μmol/L). Porém, em indivíduos saudáveis, o retinol plasmático é mantido dentro de uma variação estreita de 1,39 μmol/L a 1,73 μmol/L (40,1 μg/dl a 49,9 μg/dl) em adultos e aproximadamente metade desses valores nas crianças. Visto que a síntese hepática da RBP depende da presença tanto de zinco quanto de aminoácidos e de níveis de retinol plasmático, os níveis da RBP podem ser afetados por diferenças desses nutrientes, bem como deficiência crônica da vitamina A grave o suficiente para depletar estoques de ésteres de retinol hepático. 26 Unidade I Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros). Crianças com desnutrição proteico-calórica tipicamente mostram baixos níveis circulantes de retinol, que pode não responder à suplementação de vitamina A, a menos que a deficiência proteica seja corrigida. Isso ocorre porque, conforme foi citado, a vitamina A liga-se à pré-albumina para atingir a circulação, e consequentemente os tecidos-alvo. A associação com outros nutrientes também pode ocasionar efeitos, conforme pode ser visto no quadro a seguir. Quadro 3 Ferro Pesquisas sugerem que a deficiência de vitamina A prejudique a mobilização de ferro nos estoques Carotenoides Poderá ocorrer competição na incorporação das micelas por serem ambos compostos lipossolúveis Zinco Este micromineral está diretamente ligado à síntese da proteína transportadora de retinol (RBP); portanto, para que ocorra o transporte da vitamina A, existe a necessidade de manutenção dos estoques corporais de zinco Adaptado de: Cozzolino (1997). A forma química dos carotenoides, a quantidade consumida na dieta, o tamanho do alimento, a quantidade de gordura presente na dieta e a quantidade de fibras alimentares, principalmente os solúveis presentes na refeição, são outros fatores que afetam a biodisponibilidade dos compostos provitamínicos A e que podem ser manejados durante a elaboração do planejamento alimentar. Carotenoides cristalinos na forma de β-caroteno cristalino apresentam uma absorção em torno de 50%, portanto mais eficiente ao ser comparada com a absorção do β-caroteno extraído de cenouras (1%). Isso ocorre pela presença das células fibrosas das plantas. Ao compararmos a porção cis e trans dos carotenoides, foi verificado que uma única dose de uma mistura de carotenoides na forma trans encontrada no soro ou na fração da lipoproteína quilomícron foi mais alta do que o isômero cis, demonstrando uma alta absorção ou transporte preferencial dos isômeros trans em relação aos isômeros cis dessa vitamina (MOURÃO et al., 2005). A partir do que foi mencionado, percebeu-se que o tipo de fibra alimentar presente nos alimentos e na refeição como um todo irá interferir na proporção com que os nutrientes serão aproveitados/absorvidos; portanto, podemos afirmar que a fibra do tipo solúvel, como a pectina, a goma guar e a celulose, é aquela que mais reduz a absorção de β-caroteno após a ingestão das refeições-teste (0,15 g de fibra por kg de peso corporal) e mistura de carotenoides (β-caroteno e luteína: 0,4 mg de fibra por kg; licopeno: 0,7 mg de fibra por kg), embora no experimento descrito os carotenoides tenham sido oferecidos na forma de suplemento, diferindo portanto do mecanismo de digestão e absorção decorrente da ingestão desse nutriente a partir de alimentos (MOURÃO et al., 2005). 27 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES O estágio de vida também interfere nas necessidades e no aproveitamento do nutriente, e a gestação é uma fase de grande demanda da vitamina A, sendo que o critério para estabelecer os seus valores de EAR se basearam noacúmulo desse nutriente pelo feto, levando em consideração que o conteúdo hepático é de aproximadamente 50% de vitamina A corporal (CAMPANELLI; VIEIRA; JAPUR, 2007). Outro fator que impacta significantemente a biodisponibilidade da vitamina A é o alcoolismo, pela depleção do estoque de vitamina A hepática, em parte pela redução no consumo. Em situações de subnutrição proteica ou energético-proteica, ocorrerá uma redução na síntese da proteína ligadora de retinol, diminuindo a eficiência do seu transporte nos tecidos-alvo (CAMPANELLI; VIEIRA; JAPUR, 2007). Considerando a teratogenicidade da vitamina A, foi estabelecido valor de UL de 2.800 a 3.000 mcg/dia de vitamina A pré-formada para gestantes com mais de 19 anos (CAMPANELLI; VIEIRA; JAPUR, 2007). No aspecto da saúde pública, quatro são os tipos de programas para a prevenção de cegueira noturna e morte de crianças com menos de 5 anos decorrentes da vitamina A: • Dose única de 60.000 µg de acetato ou palmitato de retinol em óleos ou comprimidos dispersíveis em água. • Encorajar o consumo de alimentos fonte de carotenoides (vegetais verde folhosos, frutas e alimentos de cor amarelo-alaranjado, como manga, abóbora, cenoura, entre outros). • Enriquecimento de alimentos. • Encorajamento para a produção doméstica de alimentos ricos em carotenoides, preferencialmente betacaroteno. 2.2 Zinco: nomenclatura, estrutura química e função Segundo elemento traço com maior presença no corpo humano, o zinco foi descoberto em 1509, e há décadas vem sendo reconhecido como nutriente essencial para a vida. Foi somente a partir dos anos 1960 que foram descritos os primeiros casos de deficiência desse micronutriente, inicialmente entre adolescentes iranianas. O zinco é um microelemento presente em enzimas, atuante no crescimento e na maturação sexual, funções imunológicas, entre outras. A compreensão de sua real relevância para o metabolismo humano veio em 1869 com Raulin, que descobriu sua essencialidade; anos mais tarde e após muitas pesquisas, Tucker e Salmon, em 1955, descobriram problemas de pele associados à carência de zinco. A cada novo estudo mais a sua essencialidade era reconhecida, principalmente em crianças e adolescentes. Em nosso corpo é possível encontrar de 1,5 g a 2,5 g de zinco distribuído por todas as estruturas, principalmente nos músculos estriados (60%), nos ossos (20% a 30%) e no fígado (4% a 6%), porém esse micromineral pode ser encontrado nos rins, pâncreas, olhos, cabelos, unhas, próstata e espermatozoides. 28 Unidade I Pouca quantidade permanece em nossa corrente sanguínea, e desse total 90% estão nos eritrócitos, 9% no plasma e 1% nos leucócitos; enquanto 80% do zinco plasmático estão ligados à albumina, já que normalmente esse mineral se complexa com aminoácidos, peptídeos e nucleotídeos e tem afinidade com grupos tióis e hidrogênio. De acordo com Mafra e Cozzolino (2004), o zinco é um metal que atua diretamente em processos enzimáticos e na estabilização da estrutura molecular dos componentes celulares da membrana em inúmeras variedades de processos metabólicos, atuando na manutenção de um sistema imune saudável, além de ser essencial para o crescimento e para o desenvolvimento normal durante a gestação, a infância e a adolescência. Devido à sua versatilidade, mais de 300 tipos diferentes de enzimas identificadas em diversas espécies vivas necessitam da coordenação de um ou mais átomos de zinco, portanto ele pode ser classificado como fator catalítico, co-catalítico ou estrutural (COZZOLINO, 1997). O zinco desempenha função antioxidante, uma vez que é componente estrutural da enzima superóxido dismutase (SOD), presente no citoplasma de todas as células e que catalisa a conversão de dois radicais, superóxido e peróxido de hidrogénio, reduzindo a toxicidade das espécies reativas de oxigênio (EROs) (KOURY; DONANGELO, 2003). A vitamina A e o zinco possuem uma relação simbiótica e isso ocorre pelo fato de o zinco ser um oligoelemento essencial no desempenho da função da proteína transportadora do retinol (RBP) durante o transporte da vitamina A para os tecidos-alvo. Logo, algumas questões clínicas que são descritas como carência de vitamina A podem também associar-se à deficiência de zinco (COZZOLINO, 1997). Outra ação atribuída ao zinco associa-se ao estímulo pós-receptor da glicose, que aumenta a translocação dos transportadores desse monossacarídeo dos seus sítios intracelulares para a membrana plasmática. Esse mineral melhora a interação entre os hormônios e seus receptores, como observado no hormônio de crescimento e prolactina. A importância do zinco ainda ocorre no sistema imunológico, uma vez que a timulina, hormônio importante para maturação e diferenciação de linfócitos T, tem a sua atividade biológica dependente do zinco (MAFRA; COZZOLINO, 2004). O zinco afeta o sistema imune por meio de mais alguns mecanismos, pois exerce papel extenso sobre a estabilidade da membrana dos linfócitos, assim como sobre diferentes enzimas. Influi diretamente sobre as células imunes, aumentando a atividade das enzimas DNA e RNA polimerase, que são necessárias para replicação e transcrição de DNA (KOURY; PERES, 2006). É essencial também para a síntese proteica e para o crescimento principalmente em adolescentes, momento da vida no qual esse nutriente torna-se fundamental por sua atuação na divisão celular e na maturação sexual. A partir de todas essas explicações, é possível verificar a versatilidade desse mineral e suas inúmeras aplicabilidades e sua importância no metabolismo humano. 29 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 2.2.1 Metabolismo: digestão, absorção, transporte, utilização, excreção e armazenamento Presente na dieta de forma associada a moléculas orgânicas (proteínas, fitatos e carboidratos) ou na forma de sais inorgânicos (suplementos ou alimentos fortificados), o zinco só é absorvido passivamente, no duodeno e jejuno, na proporção de 10% a 40% da ingestão oral. Parte do processo ocorre por difusão facilitada por carreadores localizados na borda em escova do enterócito (metalotioneína citoplasmática); a presença de glicose no lúmen intestinal auxilia essa captação. Durante a digestão ocorre degradação das moléculas orgânicas e dissociação dos sais inorgânicos, liberando o mineral de seu composto original. Após liberar-se dos alimentos, forma complexos com ligantes endógenos e exógenos, como a histidina, ácido cítrico, as prostaglandinas, os fosfatos e o ácido picolínico, passando para a corrente sanguínea por transporte ativo e combinando-se com a albumina, seu principal transportador, e aminoácidos no teor de 55% e macroglobulinas no teor de 40% (MAFRA; COZZOLINO, 2004). O zinco absorvido é transportado para o fígado (onde fica armazenado) via albumina, e a partir daí para outros tecidos. Sua excreção é feita pela urina (MAFRA; COZZOLINO, 2004). A deficiência de zinco está associada ao aumento da mortalidade, aumento da morbidade e gravidade das enfermidades infecciosas, déficit de crescimento, alterações fisiológicas (anorexia, hipogonadismo, hipogeusia, dermatites, modificações do sistema imune, danos oxidativos e neuropsicológicos) e comprometimento da capacidade cognitiva. Sua deficiência provoca retardo no crescimento, falta de apetite, lesões cutâneas e alterações de comportamento; com relação à ingestão excessiva (mais de 4 gramas), sintomas como náusea, vômitos, diarreia e letargia podem acontecer, sendo que essa quantidade de mineral é consumida via suplementos. Os níveis plasmáticos de zinco são regulados a partir de um ajuste fino e podem ser afetados pelo ciclo circadiano, stress, infeção, jejum prolongado e níveis séricos das proteínas plasmáticas. O zinco sérico, portanto, não é um indicador muito sensível para a deficiência marginal de zinco, mas é utilizado como indicador em estudos epidemiológicos e pode detectar a deficiência grave do elemento (WOOD, 2000). O zinco é eliminado do organismo por meio dosrins, da pele e do intestino. As perdas endógenas intestinais podem variar de 0,5 mg/dia a 3,0 mg/dia. Sob condições normais, 95% do zinco da fração filtrável do plasma é reabsorvido na parte distal do túbulo renal. As perdas urinárias variam de 300-600 mg/dia, influenciadas por mecanismos de secreção no túbulo proximal do néfron (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Uma forma de avaliar a biodisponibilidade de minerais é reconhecendo as razões molares entre esses e o fitato, nos alimentos e em dietas. A seguir iremos verificar algumas razões entre fitato e alguns minerais, bem como o impacto que geram no campo da biodisponibilidade; uma dieta com razão molar AF:Zn acima de 15 apresenta baixa biodisponibilidade de Zn (10% a 15%), entre 5 e 15 apresenta média biodisponibilidade de Zn (30% a 35%) e abaixo de 5 apresenta alta biodisponibilidade (SIQUEIRA; MENDES; ARRUDA, 2007). 30 Unidade I Outros minerais também possuem essa razão predefinida, como o cálcio e o ferro. AF:cálcio (Ca) igual a 1,56 tem como desfecho o comprometimento na absorção do íon Ca, e dietas com razão molar AF:ferro (Fe) superior a 14 comprometem a biodisponibilidade desses minerais (SIQUEIRA; MENDES; ARRUDA, 2007). A tabela a seguir demonstra os valores recomendados de ingestão, de acordo com faixa etária e gênero. Tabela 3 – Ingestão dietética de referência (DRI) para o zinco de acordo com os valores propostos pelo IOM, segundo a idade e o gênero Idade EAR RDA UL Homens Mulheres Homens Mulheres 0-6 meses 2,0* 2,0* 4,0 7-12 meses 2,5 2,5 3,0 3,0 5,0 1-3 anos 2,5 2,5 3,0 3,0 7,0 4-8 anos 4,0 4,0 5,0 5,0 12,0 9-13 7,0 7,0 8,0 8,0 23,0 14-18 anos 8,5 7,3 11,0 9,0 34,0 19-50 anos 9,4 6,8 11,0 8,0 40,0 ≥ 51 anos 9,4 6,8 11,0 8,0 40,0 Gestante (14-18 anos) – 10,5 – 12,0 34,0 Gestante (19-50 anos) – 9,5 – 11,0 40,0 Lactante (14-18 anos) – 10,9 – 13,0 34,0 Lactante (19-50 anos) – 10,4 – 12,0 40,0 *AI = Ingestão adequada: é utilizada quando não há dados suficientes para estabelecer a RDA. EAR = Necessidade média estimada: é o valor de ingestão diária que se estima que supra a necessidade de metade (50%) dos indivíduos saudáveis de um determinado grupo. RDA = Ingestão dietética recomendada: é o nível de ingestão dietética diária que é suficiente para atender as necessidades de praticamente todos (97% a 98%) os indivíduos saudáveis de um determinado grupo. UL = Limite superior tolerável de ingestão: é o valor mais alto de ingestão diária continuada que aparentemente não oferece nenhum efeito adverso à saúde em quase todos os indivíduos. Fonte: Cozzolino, Reis e Silva (2016, p. 743). Esses valores foram identificados com base no raciocínio da figura a seguir, que leva em consideração não apenas as necessidades fisiológicas do zinco, mas também o nosso potencial de aproveitamento e as perdas diárias do mineral (COZZOLINO; REIS; SILVA, 2016). Na figura a seguir fica claro que a necessidade fisiológica do zinco recebe influência direta das perdas diárias endógenas, associadas ao zinco necessário para a deposição nos tecidos, culminando na fração do zinco que deverá ser aproveitada para a manutenção da homeostase. 31 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Perdas diárias de zinco endógeno (mg/dia) Zinco necessário para deposição de tecido (mg/dia) Necessidade fisiológica (mg/dia) Fração do zinco absorvido Fração do zinco absorvido Figura 5 – Informações utilizadas para o cálculo das necessidades diárias de ingestão de zinco Fonte: Cozzolino, Reis e Silva (2016, p. 741). 2.2.2 Fatores que interferem na biodisponibilidade (processamento do alimento, características genéticas, doenças, ciclo da vida, interações alimento-nutriente, nutriente-nutriente, droga-nutriente, álcool, tabaco, entre outros) As principais fontes alimentares do zinco são as ostras, camarão, carne bovina, de frango e de peixe e fígado. Outras fontes são o gérmen de trigo, os grãos integrais, as castanhas, os cereais, os legumes e tubérculos como a batata e a mandioca. Considerando que a presença do nutriente no alimento não se associa diretamente ao seu adequado aproveitamento, é importante explorarmos alguns fatores que podem alterar positiva ou negativamente a proporção em que o zinco será aproveitado pelo organismo humano (MAFRA; COZZOLINO, 2004). As boas fontes de zinco não contêm constituintes químicos que inibem a absorção do zinco, e, além disso, a presença de alguns aminoácidos, como cisteína e histidina, melhoram a sua solubilidade (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Os alimentos com grande quantidade de ácido fítico em sua composição reduzem a biodisponibilidade de zinco e a razão molar fitato:Zn de 20 já é suficiente para produzir efeito negativo, com todos os cátions bivalentes (MAFRA; COZZOLINO, 2004). Cozzolino, Reis e Silva (2016) demonstraram, por meio da citação do Institute of Medicine (IOM) e do International Zinc Nutrition Consultative Group (IZiNCG), um critério de avaliação qualitativa do zinco que explora essa relação do mineral com o ácido fítico e consequente formação do complexo de baixa solubilidade chamado de fitato. Observe a tabela a seguir: 32 Unidade I Tabela 4 – Avaliação qualitativa da biodisponibilidade de zinco na dieta de acordo com as suas características e a razão molar fitato/zinco Biodisponibilidade Pontos de corte e características da dieta IOM (2006) IZiNCG (2004) Alta Dietas baseadas em cereais refinados, pobres em fibras e ácido fítico, com quantidade adequada de proteína animal Razão molar fitato/zinco 50% da energia proveniente de cereais integrais) e baixa ingestão de proteína animal. Alta ingestão de cálcio inorgânico (> 1 g/dia) Razão molar fitato/zinco > 15 Dietas baseadas em cereais integrais (> 50% da energia proveniente de cereais integrais ou legumes e baixa ingestão de proteína animal) Razão molar fitato/zinco > 18 * O IZiNCG não considera dietas com média biodisponibilidade de zinco. Fonte: Cozzolino, Reis e Silva (2016, p. 742). A interação cobre-zinco é antagônica, uma vez que concentrações elevadas de zinco induzem o aumento na síntese de metalotioneína, proteína que também tem afinidade pelo cobre, retendo-o nos enterócitos. Em dietas vegetarianas, ocorre uma redução no fornecimento e na disponibilidade de zinco, pela característica per si do padrão dietético; porém, principalmente no caso da gestação, o Instituto de Medicina (IOM) recomenda o aumento em 50% nas recomendações para suprir essa característica (CAMPANELLI; VIEIRA; JAPUR, 2007). Lembrete Vamos relembrar como ocorre o transporte ativo, transporte passivo e a difusão facilitada: No transporte passivo, os elementos transportados se movem na direção ou a favor de um gradiente de concentração (do meio de maior concentração para o de menor), sem gasto de energia ou ocorrência de acúmulo. O transporte ativo ocorre contra o gradiente de concentração; logo, apresenta gasto de energia e envolve a enzima ATPase Na+ K+, que acopla a quebra de adenosina trifosfato (ATP) com a movimentação simultânea dos eletrólitos envolvidos para o ambiente intracelular (potássio) e extracelular (sódio). A difusão facilitada possui características similares ao transporte ativo; porém, conta com uma proteína transmembrana que acelera e facilita o processo de absorção, embora sem gasto de energia. 33 NUTRIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES Saiba mais O artigo a seguir apresenta mais informações sobre o zinco. MAFRA, D.; COZZOLINO, S. M. F. Importância do zinco na nutrição humana. Revista de Nutrição, Campinas, v. 17, n. 1, p. 79-87, mar. 2004. 3 BIODISPONIBILIDADE DE VITAMINA D, CÁLCIO E FÓSFORO 3.1 Cálcio e fósforo: nomenclatura, estrutura química e função O cálcio é o mineral mais