asignatura: la trayectoria humana. etapas evolutivas y
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Asignatura: La trayectoria humana.
Etapas evolutivas y
desarrollo psicosocial
Antioxidantes,alimentación y saludAula Senior de Universidad de Murcia. Curso 2012-2013
Segundo Curso. Primer Cuatrimestre
Dr. Julián Castillo Sánchez
Director de I+D de Nutrafur S.A. y miembro del IUIE de la UMU
Indice
Oxidación: una idea general. Desequilibrio.
Antioxidante: una idea general.
Antioxidantes naturales más importantes.
La dieta como fuente de antioxidantes.
Capacidad antioxidante de los alimentos.
No olvidemos vitaminas y lípidos.
Metabolismo y biodisponibilidad: algo clave.
Ideas sobre nutrigenómica.
Consideraciones finales: sentido común.
[ROS] y [RNS]EN ESTADO
ESTACIONARIO
LAS DEFENSAS
ANTIOXIDANTES
Historia RL paralela a la del descubrimiento del oxígeno y elmetabolismo energético de los seres vivos
Paradoja: vida y degeneración (oxígeno)
Rebeca Gerschman (1962): teoría general de los potencialesefectos tóxicos del oxígeno + teoría general delenvejecimiento:
“oxidaciones incontroladas debidas a un “escape” suavepero continuo en el sistema protector podrían ser unfactor importante en el proceso de envejecimiento ytambién un factor importante y contributivo en laesperanza de vida”.
Harman, Slater, Packer, etc.., han ampliado el conocimientode la importancia de los RL en el campo de la medicina ysalud
ESTRES OXIDATIVO
DESEQUILIBRIO ENTRE LOS AGENTES OXIDANTES Y LAS DEFENSAS ANTIOXIDANTES
Las mitocondrias usan el
96% del oxigeno
consumido y producen
radicales libres del oxígeno
El oxígeno consumido en las mitocondrias está acoplado a laproducción del 92% del ATP usado en los mamíferos.
Las mitocondrias producen continuamente O2- y NO, dosradicales libres.
Las mitocondrias son la fuente intracelular mas importante deO2-.
SN
O
Fee-
mHe
SH
2+
NADPH
GSHGR
GPx
SOD
+GSH
NOO2
CitLH2O2+O2
CAT
NADP+
NADPH
Heme-Fe2+ NOONOO
L Arg
NOS
Mecanismo enzimáticoglobalizado e interrelacionado
NADP+
H2O+GSSG
H2O+O2
La observación inicial de una Cu,Zn-SOD en eritrocitos fue extendida a todos los citosoles y complementada
con la descripción de una Mn-SOD en las mitocondrias de las células aerobias (1970-1975).
En la misma época, se estableció el “dogma de Fridovich” acerca de la toxicidad del radical hidroxilo y el
papel protector de la SOD y la catalasa
O2 O2·- H2O2 HO· H2O
SOD Catalasa
H2O2 + O2 H2O + O2
Nuestro cuerpo tiene sus propias defensas
Controlados por los
mecanismos defensivos
de las células
Salud y envejecimientofisiológico
Patologías y envejecimientoacelerado
DesequilibrioPero…..
Muerte celular
Radicales libres
¿qué hacemos cuando se rompe el equilibrio fisiológico?
[ROS] y [RNS]
EN ESTADO
ESTACIONARIO
Antioxidantes
LAS DEFENSAS
ANTIOXIDANTES
1O , O 2,
AntioxidanteProoxidant Jail
R•, RO•,
ROO•,
-2
-OH, H2O2,
Cu, Fe
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
(HOCL)
Peroxinitrito (ONOO-) Toda sustancia que hallándose presente a bajas
concentraciones respecto a las de un sustrato
oxidable (biomoléculas), retarda o previene la
oxidación de dicho sustrato
Halliwell
·O2-, 1O2, .OH, H2O2,
R·, RO·, ROO·, Cu, Fe
Pero, ¿Qué es un antioxidante ?
Superóxido (O2• -)
Hidroxilo (HO•)
Peroxihidrilo (HOO•)
Radical alcoxilo (RO•)
Peroxilo (ROO•)
Oxido nítrico ( NO•)
Peróxido de hidrógeno
Ozono (O3)
Oxígeno Singlete (1O2)Ácido hipocloroso
¡y pensemos que un antioxidante no es
solo un captador de radicales libres!
Además de ser capaces de regular la expresión de los
mecanismos endógenos antioxidantes y
de los enzimas pro-oxidantes: “epigenética” antioxidante?????
Estrés oxidativo Fuentes X-raysy endógenas
.-2H + e
Fenmo
Mec
2roxidasa
(Protenatura
o.- 2nis
mode
.OH + OH
ab
H 2 O +
.. .Genotoxicidad
2
o 2
o.-
Peroxidación lipídica(Fosfolípidos membranas celulares)
Especies genotoxicas
Modificación oxidativa del ADN
R
RO
ROO
RR
ROOR
H O2
Me
.OH
ca
SOD,superóxidodismutasa)
Catalasa
(Proteccion natural)
GSH-pe
ccionl)
H
er-W
eiss
Complejaciónde metales
3+Fe
2+Cu
.OH + OH
Fe
Cu +
de
anis
-
2+
ton
polifenólicos
O21/2
H 2O + GSSH
-+O 2
Mecanismos de acciónde los extractos
masivo
exógenas
(-e )
(Radical superoxido)
+
(Reaccion catalizada por
Cascada del ácidoaraquidónico
PGSintetas
Prostaglandinas
Lipooxigenasas
Ciclooxigenasas
Leucotienos InflamaciónTromboxanos
Toxicidad general
Cadena oxidativa en un
sistema biológico
Tiempo de vida media
de algunas especies
reactivas
RL Vida media
HO.
RO.
1O2
ONOO-
NO.
ROO.
10-9 s
10-6 s
10-5 s
0.05-1 s
1-10 s
7s
ROO + AH H A A · + ROOH
RO + AH H A A·+ ROH
ROO + A·RO + A·
RO + ROH ROOH + R
·
· ·
·
· ·
·
H
·
·
·H
ROOA
ROA
A
Antioxidante: “donador” hidrógeno a RL (generación y continuaciónde la cadena radical)
Radical formado en la especie antioxidante: estable / “detener”cadena radical
•
A·•
Mecanismo básico de actuación
2H + e .-
anis
H O (Proteccion natural)
2 2 GSH-pe
H2O + GSSHton (Proteion na
.- tural)oMe
nismo
Ha
.OH + OH- + O2r-W
...
o2
2o.-
.OH
Peroxidación lipídica
(Fosfolípidos membranas celulares)
Especies genotoxicasModificación oxidativa del ADN
R
RO
ROO
RR
ROOR
X-rays
(Radical superoxido)
+
(Reaccion catalizada por
SOD,
superóxidodismutasa)
ca 2
2+Fe
3+Fe
2+Cu
.OH +
Complejaciónde metales
Cu+
moMec
OH -
de
Catalasa
roxidasa
Fen cc
de
be
eiss
Cascada del ácidoaraquidónico
PGSintetas
Prostaglandinas
Lipooxigenasas
Ciclooxigenasas
Leucotienos
Tromboxanos
Mecanismos de acciónde los extractos
polifenólicos
H2O + 1/2 O2
1.- delNube electrónica capaz de deslocalizar la cargaradical agresivo. Sist. resonante.
2.- Grupo catecol (anillo B) y C2-3 “captadores” de radicalesO2. y .OH.
3.- Complejación de metales (Fe/Cu) catalizadores de la
reacción de Fenton: catecol y tautomería cetoenólica
C4.
4.- Inhibidor de los enzimas oxidantes (inhibición
competitiva) por bloqueo del centro activo: PGS, COX,
LOX…...
5.- Estabilidad del radical flavonoide (RADICAL AROXIL).
oxidación
(-e )
Fundamento estructural
de protección
1 42
2
3
3
5
¡¡¡¡No puedo solo,
necesito ayuda!!!!
Estabilidad del radical que se forma al
actuar el antioxidante
Estructuras resonantes
¡¡¡¡Puedo yo solo!!!
Carotenoides
Tocoferoles
Compuestos S
Ácidos fenólicos
Diterpenos
Flavonoides
Antioxidantes en la naturaleza:
familias más importantes
CAROTENOIDES
CAROTENO
CAROTENOγ CAROTENO
LUTEÍNA
ZEAXANTINA
CANTAXANTINA
CAROTENOS
PROVITAMÍNICOS
NO PROVITAMÍNICOS LICOPENO
FITOENO
XANTOFILAS
FITOFLUENO
PROVITAMÍNICOS: CRIPTOXANTINA
NO PROVITAMÍNICOS
CAROTENOIDESPigmentos liposolubles ampliamente distribuidos en la naturaleza. Elorganismo humano los utiliza en diversas funciones fisiológicas, nolos sintetiza, los obtiene a través de la alimentación.
Tocoferoles
Tocotrienoles
Alliina
El azufre “S”
Sulforafanos e isotiocianatos
“fenilpropanóicos” simples
Ácidos orgánicos
fenólicos y polifenólicos
“la estructura madre”
ácido caféico ácido ferúlico
Ácido CHLOROGENIC ACIDOH
OH
CH=HC O
O COOH
OH
HO C
O
HO
CH=HCHO C
O
HOO
C CH=HC
O
O
COOH
COOH
H
H
OH
OH
alcachofa
equinácea
clorogénico
CICHORIC chicóricoÁcidoACID
café
Romero Salvia Tomillo Orégano
OH
OH
HOOC
O
O
HO
OH
Rosmarinic acid
Romero
DITERPENOS
O
CH
CH3
CH3
HO
OH
H3C
CO
Carnosol
CH3
carnosol
Carnosic acid
CH3H3C
OH
HO
HOOC CH3
CH3
CH
Ácido carnósico
¿tal vez el mejor
antioxidante lipidico?
Rutina y Quercetina:
Saphora Japonica
Dimorphandra
“La cebolla”
Ginkgo Biloba: flavonoles y ginkgolides
Existen muchas y complejas discusiones y controversias sobresu eficacia y mecanismo de funcionamiento.
Algunos estudios “parecen” mostrar resultados similares alDonepezil (Aricept).
Combinaría efectos diversos: antioxidantes, antiapoptóticos yantiamiloidógenos.
Isoflavonas
Encontradas mayoritariamente en
Legumbres(Fabaceae)
Alelopatía – Función de defensa frente aherbívoros y patógenos
isoflavonas
Polifenoles de la uva
extractos
OHO
OH O
OH
OH
OH
Procianidinas
Flavonoles
Flavan-3-ols
Antocianinas
Estilbenos
Ácidos fenólicos
Flavan-3-ols
OHO
OH
OH
R2
R1
OH
(-)-epicatechin R1 = OH; R2 = H
(+)-catechin R1 = H; R2 = OH
Procyanidin B1= epicatechin- (4
Procyanidin B2= epicatechin- (4
8)-catechin8)-epicatechin
OHO
OH
OH
R2R1
OOHHO
OH
OH
R2R1
OH
Procyanidin
(4 ->8)-Dimers
Procyanidin(4 8)-Dimers
Flavonoids
Catequinas del cacao
Catequinas del té
“mamá” epicatequina
uva
té
cacao
Antocianinas
Principales pigmentos: floresy frutos
Rango de color del Rojo aPurpura y azul.
Importantes en la atracción deinsectos polinizadores
Normalmente como glicosidosen las plantas
Flavan-3-ol
Silimarinas: cardo mariano
Polifenoles de la granada
Principales compuestos:
Punicalaginas
Ácido elágico
CurcuminasPretende reunir los conceptos de antioxidante yantiinflamatorio.
Se basa sobre todo en estudios epidemiológicos realizadosen India, donde la prevalencia del AD es 5 veces inferior queen USA.?????
Parece mostrar eficacia en la reducción de la acumulación de
β-Amiloide (IC50 en torno a 1 µM) (2004, 2005).Tiene ciertos problemas de biodisponibilidad.
Hay varios estudios epidemiológicos en curso.
ResveratrolEl nuevo y popular estilbeno
Los cítricos
O
Interviniendo en la fotosíntesisy como protectores UV
Protegen a las hormonas de laplanta durante el desarrollo
OH
RhGlO
OH O
Flavanona Flavona Flavonol
Biosíntesis:
frutos
Olea Europaea
Nuestro olivo:
Un caso muy especial
oleuropeina
hidroxitirosolflavonoides
Ácidos fenólicos
Otros iridoides
“La salud de todo el cuerpo se fraguaen la oficina del estómago”
Miguel de Cervantes Saavedra, en
El ingenioso hidalgo don Quijote de la Mancha
¿Donde obtenemos los antioxidantes?
Yea
rs
ecia
hileci
aub
ain
apa
nI at Ri
aanEsFr
Grrg
entC C
A Cos
tUSAcali aa
Expectativa de vida saludable al nacer
FAO, 2002
68,5
70,671,2 71
66,565,9
63,9
65,3
67,2
64
62
60
68
66
70
72
//
Fuente: FAO, 2002
Evolución de las tendencias del
consumidor en alimentación
Supervivencia
Hambre / Sed
Placer/Variedad
AlimentosSin
AlimentosCon
Le quitamos algo para evitar
un efecto no deseable
Le ponemos algo que produzca
un efecto saludable
Capacidad antioxidante
de los alimentos.
Analizar todos y cada uno de
los componentes antioxidantes
Se puede, pero…uffff!!!!!!
¡¡¡Y se inventaron métodos de medida de la
actividad antioxidante global!!!
FRAP
TEAC (ABTS)
DPPH
TEAC (MDA)
ORAC
En los países del Mediterráneo,el cumplimiento con los
principios básicos de la DietaMediterránea en poblacióngeneral se asocia a menormortalidad global, por laspatologías antes mencionadas.
En primer lugar:
La dieta en si misma
Más de 2.000 estudios
epidemiológicos muestran que la
mayoría de los efectos protectores
contra una variedad de
enfermedades principalmente
cardiovasculares y cáncer, están
correlacionados
con una elevada ingesta de frutas
y verduras.
Principales responsables del efecto protector de la Dieta Mediterránea
Ácidos grasos Mono / poliinsaturados
Oleico, linolenico, linoleico
Ácidos grasos Omega-3 (EPA y DHA)
Antioxidantes
Vitaminas (C, E,…)
Carotenoides
Compuestos fenólicos
Estudios epidemiológicos
Definición de un Antioxidante de la dieta
Un antioxidante de la dieta es una sustanciaexistente en los alimentos que significativamentereduce los efectos adversos de los radicales librestanto oxigenados como nitrogenados, durante elfuncionamiento fisiológico normal del cuerpohumano.
Guiding Principles Nutrition Labeling and Fortification, NAP(2000).
Las frutas y
vegetales:
los benéficos
saludables
∗ Son buenas fuentes de fibra, vitaminas y minerales- La fibra tiene efectos preventivos contra la obesidad, diabetes mellitus,diverticulitis y cáncer y pueden reducir el nivel de colesterol.
- En general, las vitaminas ejercen acciones positivas en las respuestasinmunes y actúan como antioxidantes celulares.
- Los minerales asisten en la mineralización de hueso, estimulan respuestasinmunes y controlan la hemoglobina en la sangre.
∗Contienen fitoquimicos y antioxidantes
Los países mediterráneos se mantienen a la cabeza en
consumo de Frutas y Hortalizas
Compra Media Kg/Hogar
220
83
203
133
260
España
86
Francia
9678
Gran Bretaña
8363
Alemania Italia
Frutas Hortalizas
Hidratos de Carbono= 4%
Proteínas= 0.5-1%
Lípidos= trazas
Cenizas= 0.3%Vitamina A A
Vitamina C C
Vitamina B1, B2 y Niacina
Folatos (vitamina B B 99 ))
Compuestos Fenólicos
Carotenoides
Composición química de los
tomates
94-95%AGUA
5-6% ST
Hidratos de Carbono= 4%
Proteínas= 0.5-1%
Lípidos= trazas
Cenizas= 0.3%
Vitamina
Vitamina
Vitamina B1, B2 y Niacina
Folatos (vitamina
Compuestos Fenólicos
Carotenoides
ALIMENTOS
Tomates
Tomates
Zumo de tomate
Sopa de tomate
Pasta de tomate
Salsa de tomate
Ketchup
Salsa de spaghetti
Salsa de pizza
Salsa de pizza
TIPO
Frescos
Enlatados
Procesado
Concentrado
Enlatado
Procesado
Procesado
Procesado
Enlatada
En la pizza
mg/100 g pf
3.1-7.4
11.21
7.83
3.99
30.07
9.28
16.60
17.50
12.71
32.89
RACIÓN
130 g
125 g
240 ml
245 g
30 g
40 g
20 g
125 g
125 g
30 g
mg/ración
4.03-10.06
14.01
19.58
9.77
9.02
3.71
3.32
21.88
15.89
9.87
El vino
OHO
OH O
OH
OH
OH
Procianidinas
Flavonoles
Flavan-3-ols
Antocianinas
Estilbenos
Ácidos fenólicos
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Vino tinto Vino blanco
Flavonoles
Proantocianidinas
Catequinas
Antocianinas
Ácidos benzoicos
Ácidos cinámicos
COMPOSICIÓN FENÓLICA
DE LOS VINOS (mg/l)
El muy complejo
Mundo de los
Zumos de frutas
Capacidad antioxidante: ¿el mejor?
Arándanos 200
Brócoli 70-163
Repollitosde
Bruselas
90-150
Coliflor 50-90
Frutillas 40-90
limones 50-80
Naranjas 40-78
Espinacasfrescas 6-70
Espinacacongelada 5-44
Otros : piña, nabo, hígado, riñón, patata, melocotones, banana, pepino,
manzana, lechuga, carne de cerdo, etc…
Fuentes de Vitamina CDosis diaria recomendada = 90mg/día en hombres y 75 mg/día enmujeres.
Es soluble en agua y puederepartirse rápidamente por todo elcuerpo, retendiendose 24-48 horasen el cuerpo antes de ser excretadoprincipalmente por la via urinaria.
Aceites y grasas
El aceite de oliva: Olea europaea
Nuestro olivo:
Un caso muy especial
Efectos beneficiosos de los frutos secos
Almendras, anacardos,avellanas, cacahuetes,nueces, pistachos,semillas de Girasol,semillas de sésamo,piñones, castañas,
semillas de calabaza,frutas desecadas comoorejones de algunasfrutas, dátiles e higossecos, entre otros,configuran unheterogéneo grupo dealimentos ampliamenteconsumido.
El pescado: beneficios saludables
∗ En general, presenta un contenido calórico bajo y contiene aminoácidos,vitaminas y minerales
∗Contiene los ácidos grasos omega-3
- Interviene en los procesos de inflamación, coagulación sanguínea, presión arterial, función endotelial, órganos reproductivos ymetabolismo lípido.
∗Se convierten a prostaglandinas
- Reglan la división celular y reducen la formación de placa.
El consumo de pescado se ha relacionado con la reducción de la muerte súbita y unareducción de la frecuencia cardiaca en pacientes con CI
El contenido sérico en AAGG omega-3 también se ha relacionado con una reducción de lamortalidad en pacientes con CI
G. Gibson, University of Reading UK
Hígado
(hepatocitos)
Destruido enel intestino
Dosis
No
absorbido
Destruido en
la pared
intestinal
Destruido
por
el hígadoA la
circulación
sistémicaBiodisponibilidad
Metabolismo y su influencia en la relación estructura-actividad
Resultará evidente como lastransformaciones que sufren lospolifenoles durante el proceso deabsorción van a regular las propiedadesbiológicas reales de estos compuestos.
¡¡Estamos en
pleno debate!!
Investigación
Responsabilidad
2011: ¡¡Hoy mismo!!
Definición de alegaciones:
una disputa entre marketing, ciencia y realidad
Quiero alegar:
“previene una determinada enfermedad”
Me conformo con:
“contribuye a un estado de buena salud”
“protegen al organismo del dañooxidativo de los radicales libres”
Mayor control y rigidez científica en laaprobación de alegaciones
Se precisan estudios de intervenciónespecíficos.
¿De nuevo hacia la “farmacia” natural?
Cambio de estrategia: identificación detérminos:
salud:…….”contiene antioxidantes”
Oxidación:……….”contiene polifenoles”
2011: ¡¡Hoy mismo!!
Antioxidants to AntiAGEnts
El lento devenir desde la adolescencia a la
madurez, a través de la búsqueda de la
versatilidad eficaz.
¡¡Por fin comenzamos a darnos cuenta de lo
que implica el concepto de “antioxidante”!!!.
De lo simple del “in vitro”, a la intrincada
selva de mecanismos interconectados “in
vivo” en el proceso de envejecimiento.
Ya no soy un “antioxidante” soy un
“agente antienvejecimiento”
Los actuales reyes del mercado
Pretendientes y futuros
¿La historia se mantiene?
En muchas civilizaciones, envejecimiento ymuerte se han asociado a lo sobrenatural, poreso los papeles de médico, mago y sacerdoteestaban muy próximos
La creencia en la inmortalidad o en la eternajuventud se repite a lo largo de los tiempos
Este hecho hace que en muchas sociedades seincremente la preocupación por la salud, elbienestar, la higiene y las medicinas(obviamente no suficiente)
El hombre ha buscado:
Retardar el envejecimiento
El rejuvenecimiento
La inmortalidad
Los esfuerzos para alcanzar estos objetivosson diferentes en las diversas civilizaciones:
búsqueda de alguna sustancia milagrosa
lograr el perfecto equilibrio entre cuerpo yespíritu
¿El futuro “milagro” del Dr. Skulachev?
plastoquinona
Plastoquinolildeciltrifenilfosfonio (skQ1)
Vladimir P. Skulachev, Head of Department,
Academician of Russian Academy of Sciences, Sc.D., Professor
ANTIOXIDANTES
¡¡ MUCHAS GRACIAS !!
¡¡pero, hagamos las cosas con responsabilidad!!
sin “humos”, ni pócimas milagrosas, ni píldoras de la eterna juventud