Bioquímica nutricional

Las proteínas son, sin lugar a duda, el nutriente de la vida. Nada de lo que sucede en el organismo podría sustentarse en modo alguno sin la existencia de las proteínas. Piense en cualquier otro nutriente y trate de recordar cómo es extraído del alimento, la fórmula o el suplemento, cómo luego es distribuido, metabolizado, utilizado o eliminado del cuerpo y en cada uno de esos procesos encontrará una o varias proteínas haciendo posible cada etapa. Es verdad que no se puede vivir solo de proteínas, pero son pocos los nutrientes que están presentes en prácticamente todos los procesos que rigen la vida de las personas. A continuación, describiremos algunos conceptos clave para entenderlas mejor.

Que una molécula contenga o este formada por aminoácidos no la convierte necesariamente en una proteína. En la naturaleza existen centenas de compuestos formados por aminoácidos que, a pesar de ello, no alcanzan la categoría de proteína. Arbitrariamente, se ha considerado como proteína a aquellos compuestos integrados por 51 o más aminoácidos. Un ejemplo cotidiano lo constituye la proinsulina, una molécula de 101 aminoácidos que al romperse genera una proteína, la insulina de 51 aminoácidos y un péptido, el péptido C de 50 aminoácidos (1). Ahora bien, ser péptido no significa que este exento de funciones, por el contrario, prácticamente todos los péptidos presentan un comportamiento biológicamente activo que sirve para regular procesos orgánicos importantes como, por ejemplo, la carnitina (una amina cuarternaria) formada por lisina y metionina que es útil para el transporte de ácidos grasos de cadena larga del exterior al interior de las mitocondrias, o la gastrina un péptido de 32 aminoácidos que es a su vez es una hormona que estimula la producción de ácido clorhídrico a nivel gástrico (2).

La presencia de nitrógeno en un compuesto tampoco lo convierte en proteína. Es común que muchos de estos compuestos sean considerados erróneamente como proteínas. El ADN, por ejemplo, está compuesto por pares de nucleótidos y cada nucleótido está conformado a la vez por un azúcar, un grupo fosfato y una base (purina o pirimidina) (3); de los elementos citados, solo la base posee nitrógeno, pero su composición ni siquiera se parece a la de un aminoácido. Lo mismo sucede con otros compuestos nitrogenados como el ácido úrico que se obtiene de la metabolización endógena de estas bases nitrogenadas o de la creatinina que es el producto de desecho del metabolismo de la creatinina fosfato, una de las moléculas de reserva energética muscular o de la urea que es sintetizada a partir del residuo de nitrógeno que liberan los aminoácidos cuando son degradados; ninguno de estos compuestos alcanza para ser considerado proteína.

La calidad nutricional de la proteína no está circunscrita única y exclusivamente a su valor biológico (VB). El VB de una proteína depende de la cantidad y calidad de aminoácidos esenciales que esta proteína proporcione; una proteína de alto VB debe proporcionar todos los aminoácidos esenciales no solo en número sino en cantidad suficiente para cubrir los requerimientos máximos de un individuo promedio. Bajo esta premisa es posible encontrar proteínas de alto VB tanto de origen animal como de origen vegetal. No obstante, el tema no finaliza aquí porque no solo debe importarnos la presencia de aminoácidos esenciales sino cuántos de estos son realmente absorbidos. La digestibilidad proteica corregida por el score de aminoácidos (PDCAAS) es una medida que nos brinda esta información y ayuda a definir mejor la calidad de una proteína alimentaria. Tomemos como ejemplo a la proteína del grano de soya. Esta proteína tiene un alto VB pero un PDCAAS bajo debido a la presencia de cáscara y otros elementos que puede afectar su digestibilidad a nivel gastrointestinal, por lo tanto, a pesar de tener un VB alto, su PDCAAS solo la ubica en una categoría media en la escala de calidad, a diferencia de la albúmina del huevo que además de presentar un VB alto, también presenta PDCAAS elevado.

La proteína alimentaria no solo debe ser extraída también suele ser modificada cuando está destinada a usos especiales. La industria de fórmulas enterales, por ejemplo, debe purificar la proteína del grano de soya (retirar la cáscara y otros elementos) para mejorar su PDCAAS y, por tanto, su utilización biológica; cabe precisar que, aunque este proceso eleva significativamente el PDCAAS de la proteína del grano de soya y la convierte en una proteína de alta calidad nutricional, su aminograma nunca llega a parecerse por completo a aquel de la proteína de la leche de vaca (caseína) o de la clara de huevo (ovoalbúmina)(4). Por otro lado, la caseína presente en las fórmulas enterales también puede ser modificada para adaptarse a las condiciones de digestibilidad gastrointestinal en condiciones clínicas específicas. Cuando la actividad digestiva es plena, las fórmulas enterales contienen caseína en estado polimérico, es decir, prácticamente sin modificación alguna; cuando la actividad digestiva está parcialmente disminuida, las fórmulas enterales ya no contienen caseína íntegra, sino péptidos de caseína, es decir, moléculas más pequeñas que requieren un menor proceso de digestión; cuando la actividad digestiva está ausente, las fórmulas enterales contienen solo aminoácidos que serán absorbidos libremente (5). Otro ejemplo importante de modificaciones físicas a la caseína, lo encontramos en los productos destinados a la alimentación de lactantes. Desde el punto de vista nutricional, la leche humana es el alimento ideal e irremplazable para la alimentación del lactante y tiene una composición diametralmente diferente a aquella de la leche de vaca (tabla 1). La leche de vaca contiene 3 veces más proteína (este aporte elevado puede afectar la función renal del lactante y generar inflamación a nivel intestinal), el doble de caseína (proteína de difícil digestión para el lactante) y 3 a 4 veces menos nitrógeno libre (bajo la forma de nucléotidos esenciales para el neurodesarrollo del lactante). Por esta razón, organismos como el CODEX o la FDA vigilan que los procesos industriales modifiquen la composición de la a leche de vaca para que se asemeje a aquella de la leche humana cuando va a ser empleada en la preparación de productos destinados a lactantes. [Nota. Otras diferencias importantes de la leche de vaca en comparación con la leche humana son: 3 veces menos ácidos grasos poliinsaturados (esenciales para el neurodesarrollo), 10 veces menos oligosacáridos (importantes para la formación de la microbiota intestinal y el neurodesarrollo), de 2 a 4 veces más minerales (incrementa la carga renal de solutos) y de 2 a 3 veces menos vitaminas].

Tabla 1. Composición proteica de la leche humana en comparación con la leche de vaca.

La proteína no solo es un componente nutricional importante en las fórmulas destinadas para nutrición enteral, sino que además determina cuál será la estructura molecular de lípidos y de carbohidratos. La estructura molecular de la proteína presente en una formula enteral, sin importar el alimento del que fue extraída será: polimérica, peptídica o elemental. Esta diferencia no debe pasar desapercibida porque determinará el estado en el que encontraremos los demás macronutrientes y además puede determinar al valor final de la osmolaridad del producto. Si la proteína es polimérica, lípidos y carbohidratos podrán estar presentes bajo cualquier grado de complejidad, es decir, en la misma fórmula se pueden encontrar aceites, triglicéridos de cadena media, almidones, oligosacáridos o azúcares.  Si la proteína es péptidica, lípidos y carbohidratos no podrán estar presente bajo la forma polimérica, es decir, en la misma fórmula solo se pueden encontrar como triglicéridos de cadena media, oligosacáridos o azúcares. Finalmente, si la proteína está bajo la forma de aminoácidos, los lípidos y los carbohidratos solo deberán estar presentes en su forma molecular más básica.

La proteína no es un nutriente más de la lista, en la práctica todos los demás nutrientes trabajan para ella. Aunque metabólicamente hablando, la glucosa es el combustible principal del cuerpo y está al centro del metabolismo, tanto en personas aparentemente sanas como en enfermas, las proteínas son el nutriente que determina finalmente cuánto lípido y carbohidrato debemos consumir proporcionalmente.  Si consumimos más proteína, por ejemplo, se producirá un incremento en la síntesis de urea de desecho y esto demandará un mayor consumo de agua para poder eliminarla a través de la orina; el metabolismo de la proteína presenta el gasto energético más alto cuando se le compara con el gasto energético de metabolizar lípidos o carbohidratos, por lo cual, más aporte de proteína sin energía para que sea utilizada, es una práctica que garantiza un uso ineficiente de la proteina. En este orden de ideas y con todas sus limitaciones, herramientas como el balance nitrogenado siguen siendo empleadas para entender de alguna manera el dinamismo del nitrógeno en el cuerpo, lamentablemente, existen errores conceptuales que podrían llevarnos a interpretar erróneamente sus resultados. [Nota. Un balance nitrogenado positivo, no necesariamente indica que estemos formando tejido]. La relación entre el aporte de nitrógeno y el aporte de energía no proteica (a partir de lípidos y carbohidratos) es otra relación que, aunque cuestionada, sigue siendo útil y referencial para proporcionar un aporte de energía que permita que la proteína sea empleada racionalmente por el cuerpo.

En realidad, el tema “proteínas” es amplio, diverso, complejo y apasionante. La compresión promedio del este, todavía, está lejos de ser adecuada. Existen demasiados errores conceptuales alrededor de las proteínas. La cuantificación numérica y las guías de práctica no siempre tienen la respuesta a todas las preguntas, no obstante, existen y debemos analizarlas en el contexto apropiado. Un concepto final, mientras más entienda la dinámica de las proteínas estoy convencido que entenderá de mejor manera la dinámica de la vida.

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Por Robinson Cruz

*Robinson Cruz es Director General del Instituto IIDENUT. Cuenta con 20 años de experiencia como nutricionista clínico y especialista en Bioquímica aplicada a la Nutrición. En este tiempo ha formado miles de profesionales de la nutrición, ha publicado casi una decena de libros y cientos de comunicaciones relacionadas, entre otras actividades.

Referencias Bibliográficas

1. Weiss M, Steiner DF, Philipson LH. Insulin Biosynthesis, Secretion, Structure, and Structure-Activity Relationships. [Updated 2014 Feb 1]. In: Feingold KR, Anawalt B, Boyce A, et al., editors. Endotext [Internet]. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc.; 2000-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279029/
2. Prosapio JG, Sankar P, Jialal I. Physiology, Gastrin. [Updated 2020 Apr 25]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2020 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK534822/
3. National Human Research Instituto. Nucleotide. Visto en https://www.genome.gov/genetics-glossary/Nucleotide
4. Savino P. Knowledge of Constituent Ingredients in Enteral Nutrition Formulas Can Make a Difference in Patient Response to Enteral Feeding Nutrition in Clinical Practice Volume 33 Number 1. February 2018 90–98
5. Cámara-Martos F, Iturbide-Casas, M. Enteral Nutrition Formulas: Current Evidence and Nutritional Composition. Nutrients in Beverages. Volume 12: The Science of Beverages. 2019, Pages 467-508.
6. Ballard, O, Morrow A. Human Milk Composition: Nutrients and Bioactive Factors. Pediatr Clin North Am. 2013 Feb; 60(1): 49–74.

DECLARACIÓN DE PRINCIPIOS

En IIDENUT rechazamos rotundamente aquellas prácticas asociadas con el uso inapropiado de la información con fines comerciales. Nuestros estándares éticos nos impiden aceptar, difundir o parcializarnos subjetivamente con producto o práctica alguna que vaya en contra o distorsione la labor científica del nutricionista.

La leche entera de vaca (LEV) es un alimento tradicional en la canasta básica del poblador peruano. Desde hace más de 20 años, existen amplias descripciones sobre el papel preponderante de la caseína (una de las fracciones proteicas de la LEV) en el desarrollo de micro sangrados a nivel intestinal y su contribución causal al desarrollado de anemia en el recién nacido. A continuación, describiremos las razones.

1. a) La LEV contiene mucha más caseína que la leche humana.

Tanto la leche humana como la LEV están compuestas por dos grupos diferentes de proteínas: proteínas del suero y fracciones de caseína.  La ratio de suero – caseína en la leche humana puede pasar de 9 a 1, es decir, 90% proteínas del suero y solo 10% caseína durante la primera semana de lactancia hasta estabilizarse en una ratio de 6 a 4 a partir de la tercera semana de lactancia; la LEV, por otro lado, presenta un ratio de 2 a 8; lo que significa que solo presenta un 20% de sus proteínas, bajo la forma de proteínas de suero (tabla 1) y el 80% restante es caseína.

Tabla 1. Fracciones proteicas de la leche humana en comparación con la de vaca.

Fuente: Modificado de referencia 5

1. b) LA LEV contiene macromoléculas de caseína mucho más grandes que aquellas de la leche humana

Aunque los pesos moleculares de las tres fracciones más importantes de la LEV (alfa, beta y kappa) son de tamaño mediano 23500 D, 24000 D y 19000 D, respectivamente, estas pueden asociarse y formar micelas que pueden llegar a tener pesos moleculares superiores a los 600 000 D (tabla 2), algo que no sucede en la leche humana. Las proteínas del suero, por otro lado, son proteínas que se encuentran en solución. Algunas de ellas pueden presentar pesos moleculares altos como es el caso de la lactoferrina (94 000 D) o la seroalbúmina (65 000 D), pero no forman macro compuestos como si lo hacen las caseínas. En general, las proteínas del suero presentan pesos moleculares muy bajos como la alfalactoglobulina (14 000 D) (tabla 2).

Tabla 2. Pesos moleculares de las diferentes fracciones proteicas de la leche

Fuente: Modificado de referencia 7

1. c) El tamaño tan grande de la caseína de la leche presente en la LEV puede provocar micro sangrados a nivel del intestino del lactante

En 1992, el Comité de Nutrición de la Academia Americana de Pediatría (AAP-NC) basado en las investigaciones clásicas de Fomon et al, Ziegler et al y otros reconocidos pediatras recomendaron que la LEV no debería ser introducida en la alimentación del niño antes del año de nacimiento. Fommon y Ziegler habían demostrado previamente que el consumo de LEV antes del año producía pérdidas intestinales de sangre hasta un 30% mayores que aquellas fisiológicas de los niños que no recibieron LEV; también se había demostrado y confirmado luego que este evento podía afectar al 46% de los niños alimentados con LEV.

1. d) Los lactantes peruanos son particularmente sensibles a este problema

Las reservas neonatales de hierro se consolidan, recién, en las últimas 8 semanas de gestación; aproximadamente entre el 60 y 80% (8,9) de las reservas totales del recién nacido se habrán conseguido en este periodo de tiempo a costa de los almacenes maternos en un proceso denominado biotransferencia. El faltante de hierro se obtiene a partir de la destrucción fisiológica de glóbulos rojos que se producen en las primeras semanas de vida del niño (9).

Lamentablemente, en el Perú existe una alta prevalencia de anemia por deficiencia de hierro en mujeres gestantes y se ha demostrado ampliamente que el estado nutricional de hierro del feto y el recién nacido están fuertemente asociados con el estado nutricional del hierro de la madre; es posible inferir que al menos 1 de cada 3 niños nacidos en el Perú, podría padecer de anemia por deficiencia de hierro a causa de la deficiencia previa de su madre.

Conclusión

La sensibilidad intestinal hacia la caseína de la LEV, el yogurt y el queso (los tres alimentos poseen el mismo tipo de proteínas)  va desapareciendo conforme el intestino del niño va madurando, por lo cual, existe consenso en relación a que este alimento debería ser introducido en la alimentación del niño después del primer año de vida e incluso mucho después.

Por Robinson Cruz

*Robinson Cruz es Director General del Instituto IIDENUT. Cuenta con 20 años de experiencia como nutricionista clínico y especialista en Bioquímica aplicada a la Nutrición. En este tiempo ha formado miles de profesionales de la nutrición, ha publicado casi una decena de libros y cientos de comunicaciones relacionadas, entre otras actividades.

Referencias Bibliográficas

1. Ministerio de Salud. Perú: Indicadores de Resultados de los programas presupuestales del Primer Semestre 2018. Encuesta Demográfica y de Salud Familiar (Resultados preliminares al 50% de la muestra).
2. Ministerio de Salud. Perú: Indicadores de Resultados de los programas presupuestales del Primer Semestre 2017. Encuesta Demográfica y de Salud Familiar (Resultados preliminares al 50% de la muestra).
3. Milman Nils. Fisiopatología e impacto de la deficiencia de hierro y la anemia en las mujeres gestantes y en los recién nacidos/infantes. Rev. peru. ginecol. obstet.  [Internet]. 2012  [citado  2019  Feb  07] ;  58( 4 ): 293-312. Disponible en: http://www.scielo.org.pe/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2304-51322012000400009&lng=es.
4. Shellhorn C, Valdés V. Manual de Lactancia para Profesionales de la Salud. Comisión de Lactancia MINSAL, UNICEF. Ministerio de Salud, UNICEF, Chile 1995.
5. Herrera R [Tesis maestria]. Identificación y caracterización de la Beta caseina en la leche y fórmulas lácteas. Universidad Veracruzana. 2004

Angulo a, joaquín; mahecha l, liliana and olivera a, martha. síntesis, composición y modificación de la grasa de la leche bovina: Un nutriente valioso para la salud humana. Rev.MVZ Cordoba [online]. 2009, vol.14, n.3 [cited 2017-10-18], pp.1856-1866. Available from: . ISSN 0122-0268

6. Alvarado C. Posibilidad de maximizar el contenido de proteína de la leche vía alimentación. Universidad Austral de Chile. Recítela V4 N1. 2004.
7. Coeto Barona Georgina C., Rosenfeld Mann Fany, Trueba Gómez Rocío, Bouchán Valencia Patricia, Baptista González Héctor A.. Evaluación del estado en la reserva neonatal de hierro y las mutaciones del gen HFE. Bol. Med. Hosp. Infant. Mex.  [revista en la Internet]. 2014  Jun [citado  2019  Feb  08] ;  71( 3 ): 148-153. Disponible en: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-11462014000300004&lng=es.
8. Pérez B, Lorente A, Gonzalez C, Malillos P, Miranda C, Salcedo E. Nutrición infantil. Guía de Actuación conjunta pediatría Primaria – Especializada, 2011. España.
9. The use of whole cow´s milk in Infancy. Pediatrics 199;89;1105. Visto en: http://pediatrics.aappublications.org/content/89/6/1105
10. Fomon Sj, Siegle EE, Nelson SE, et al. Cow milk feeding in infancy: gastrointestinal blood los and iron nutrition estatus. J Pediatr. 1981;98:540-545
11. Ziegler EE, Fomon SJ, Nelson SE et al. Cow milk feedin in infancy: futher observations on blood loss from the gastrointestinal tract. J Peidatr. 1990;116:11-18.
12. Guillén S, Vela M. Desventajas de la introducción de la leche de vaca en el primer año de vida. Acta Pediatr Mex 2010;31(3):123-128
13. Ziegler EE. Consumption of cow’s milk as a cause of iron deficiency in infants and toddlers. Nutr Rev.2011 Nov;69 Suppl 1:S37-42
14. Cruz R. Fundamentos de la Nutriología Pediátrica. 1ª edición. Lima. 2010.

DECLARACIÓN DE PRINCIPIOS

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Después del hierro, el zinc es el segundo oligoelemento más abundante del mundo: su deficiencia fue identificada recién hace 50 años; es componente estructural y funcional de gran cantidad de proteínas, entre las que se pueden señalar alrededor de 750 factores de transcripción con dedo de zinc (proteína que forma una especie de dedo cuando sus aminoácidos se unen empleando un átomo de zinc); componente catalítico de más de 2 mil enzimas (1); y, por supuesto, elemento crucial en el funcionamiento del sistema inmune.     

La prevalencia de deficiencia de zinc puede variar de 4% a 70%, afectando principalmente a países con escasos recursos económicos (curiosamente, las tasas de prevalencia de deficiencia de zinc suelen ser muy parecidas a las tasas de prevalencia de deficiencia de hierro). Esta variabilidad tan alta en las tasas de prevalencia se debe entre otras razones a lo difícil que es identificar las deficiencias leves y moderadas; el zinc no posee un sistema especializado para el almacenamiento orgánico: el 30-45% se encuentra en el núcleo celular, 50% en el citoplasma y otras organelas, 5% en la membrana celular y solo 0.1% se encuentra en el plasma y es responsable de la señalización celular (80% de esta pequeña proporción viaja unida a la albúmina) (2). 

La homeostasis del zinc es fundamental para un correcto funcionamiento del sistema inmune, la deficiencia de zinc es tan negativa para la respuesta inmune como el exceso del mineral. El zinc es necesario para el correcto funcionamiento tanto de las células que conforman la inmunidad innata como la específica (tabla 1). Una reciente revisión ha descrito experimentos in vitro en los cuales el zinc ha demostrado tener actividad antiviral al inhibir la SARS-COV ARN polimerasa algo que podría servir para delinear el efecto de la cloroquina; también muestra evidencia indirecta de que el zinc puede disminuir la actividad de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) receptor conocido del virus (3); finalmente, su papel regulador de la inflamación le otorga a este mineral, un papel protector, preventivo y adyuvante en la terapia de COVID-19 a través de la reducción de la inflamación, mejorando el clearance mucoso y previniendo el daño pulmonar producido por el ventilador.

Tabla 1. 

Función del zinc en las diferentes células inmunes

En este contexto, la Sociedad Internacional de Inmunonutrición (ISIN) sugiere una suplementación de entre 30 mg – 220 mg por día (4); sin embargo, conviene hacer algunas precisiones: a) la absorción de zinc a partir de los alimentos es mejor cuando se trata de productos de origen animal porque la presencia de fitatos, propios de productos de origen vegetal, reduce significativamente la absorción del mineral, cuya concentración es normalmente baja en los mismos (tabla 2) (5); b) la recomendación de ingesta dietética (DRI) de zinc para un adulto está entre 8 mg – 11mg por día (6) por lo que aquello sugerido por ISIN corresponde a cantidades obtenidas a partir de suplementación; c) el nivel de ingesta superior tolerable (UL) no debería ser superior a 40 mg por día porque cantidades superiores pueden afectar negativamente la absorción de cobre lo cual sugiere que la suplementación no debería ser sostenida por un tiempo indefinido. 

Tabla 2. 

Recomendación de ingesta nutricional

Fuente: Tabla peruana de composición de alimentos.

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*Robinson Cruz es Director General del Instituto IIDENUT. Cuenta con 20 años de experiencia como nutricionista clínico y especialista en Bioquímica aplicada a la Nutrición. En este tiempo ha formado miles de profesionales de la nutrición, ha publicado casi una decena de libros y cientos de comunicaciones relacionadas, entre otras actividades.

Referencias bibliográficas

1. Read S, Obeid S, Ahlenstiel C, Ahlenstiel G. The Role of Zinc in Antiviral Immunity. Adv Nutr 2019;0:1–15; doi: https://doi.org/10.1093/advances/nmz013.
2. Gammong N, Rink L. Zinc and inmune system. En Mahmoudi M, Rezaei N (eds.), Nutrition and Immunity. © Springer Nature Switzerland AG 2019.  https://doi.org/10.1007/978-3-030-16073-9_1
3. Skalny A, Rink L, Ajsuvakova O, Aschner M, Gritsenko V, Alekseenko S, Svistunov A. et al. Zinc and respiratory tract infections: Perspectives for COVID-19 (Review). International journal of molecular medicine. April 13, 2020. DOI: 10.3892/ijmm.2020.4575
4. Harbige L, Calder P, Marcos A, Dardenne M, Perdigón G, Perez-Cano F, Savino W, Slobodianik N, Solano L, Valdes R. ISIN position statement on nutrition, inmunity and COVID-19. International Society for Immunonutrition (ISIN). Board members (March 2020). 
5. Ministerio de Salud. Centro Nacional de Alimentación y Nutrición. Tabla peruana de composición de alimentos. 2017.
6. Dietary Reference Intakes (DRI) for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty acids, Cholesterol, Protein, and Aminoacids. Food And Nutrition Board. Institute of Medicine of the National Academies. 2005.

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