Seminario Internacional 2007“Alimentación Mediterránea y Salud: Aplicación en Chile”

Centro de Extensión, Universidad Católica25 de enero de 2007

Los Antioxidantes en las Dietas Mediterráneas

Inés Urquiaga

Programa Alimentario Mediterráneo en ChilePontificia Universidad Católica de Chile

iurquiaga@bio.puc.cl

DAÑO CELULAR INDUCIDO POR ROS

Estrés Oxidativo y Antioxidantes

ENFERMEDADES CRENFERMEDADES CRÓÓNICAS NICAS ASOCIADAS A ESTRASOCIADAS A ESTRÉÉS OXIDATIVOS OXIDATIVO

•Ateroesclerosis•Artritis Reumatoídea•Cancer•Diabetes•Enfermedades coronarias•Enfermedades Neurodegenerativas•Enfermedades Respiratorias•Inmunodeficiencias•Enfermedades Inflamatorias

O2 Estructuras biológicas ROS

Medio Ambiente

AOX AOX

AOX

Defensas Antioxidantes de los Seres Defensas Antioxidantes de los Seres HumanosHumanos

h Enzimas- catalasa- glutation peroxidasas- superoxido dismutasa

hAntioxidantes no Enzimáticos- glutation- urato- ubiquinol- proteínas plasmáticas-- carotenoidescarotenoides-- vitamina Cvitamina C-- vitamina Evitamina E-- polifenolespolifenoles-- flavonoidesflavonoides-- antioxidantes sintantioxidantes sintééticosticos

Un Un antioxidanteantioxidante dietariodietario eses unauna sustanciasustanciapresentepresente en los en los alimentosalimentos queque disminuyedisminuye

significantivamentesignificantivamente los los efectosefectos adversosadversos de de laslasespeciesespecies reactivasreactivas del del oxoxíígenogeno, del , del nitrnitróógenogeno, o , o

de de ambasambas sobresobre laslas funcionesfunciones fisiolfisiolóógicasgicasnormalesnormales en en humanoshumanos..

Food and Nutrition Board, Institute of Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, USA, 1998Medicine, USA, 1998

AntioxidanteAntioxidante DietarioDietario((definicidefinicióónn))

Fuentes de Antioxidantes en las Dietas Mediterráneas

• Frutas • Verduras• Aceite de oliva extra virgen • Cereales integrales y legumbres secas• Frutos secos (nueces, almendras)• Especias y hierbas (romero, salvia, tomillo,

orégano, menta, etc.)• Vino• Café

Los Antioxidantes en las Dietas Mediterráneas

Provienen de:

Los 10 alimentos más comúnmente utilizados en los países que bordean el mar mediterráneo son:

¿¿Dietas MediterrDietas Mediterrááneas?neas?

– Olivas– Aceite de oliva– Ajo– Limones– Naranjas– Tomates– Garbanzo– Berenjenas– Pimiento– Hinojo–

ESPECIASOréganoRomeroMentaLaurelTomilloSalviaAlbahacaCanelaAlcaparraCominoAzafrán

Capacidad AntioxidanteHalvorsen AJCN 2006

Alimentos con la más alta capacidad antioxidante por 100 g

Alimentos con la más alta capacidad antioxidante por porción

ClavoOreganoJenjigreCanelaCurcumaNuecesAlbahaca

13 especias;8 frutas y vegetales-5 berries-.

MoraNuecesFrutillasAlcachofaArandanoCaféFrambuesa

Antioxidantes naturales en la dieta

• Vitamina E

• Vitamina C

• Carotenoides

• Polifenoles

Vitamina E• El termino vitamina E incluye a 9 compuestos: 4 tocoferoles y

5 tocotrienoles que poseen actividad biológica un alfa-tocoferol.

• Principal fuente dietaria: nueces, germen de trigo, aceites vegetales, margarina, mayonesa, mantequilla y huevos.

• Principal vitamina antioxidante liposoluble presente en el organismo humano, especialmente en las partículas LDL y en las membranas celulares.

• Su rol en la protección cardiovascular es discutido. Datos epidemiológicos muestran protección. Estudios de intervención muestran resultados contradictorios.

Vitamina C• Acido ascórbico

• En la región mediterránea es aportada por frutas cítricas y las hojas de los vegetales, que se consumen crudas.

• Su concentración plasmática está disminuida en fumadores, diabéticos y pacientes coronarios, por lo que a estas personas se les recomienda una mayor ingesta.

• Previene el daño oxidativo a lipidos y ADN in vivo.

• Protege las arterias del daño causado por una comida hipergrasa que lleva a una reducción de la dilatación vascular -disfunción endotelial-.

• Regenera a la vitamina E.

• Hay cierta evidencia epidemiológica que muestra un efecto protector de esta vitamina para algunos tipos de cáncer.

• Estudios prospectivos y epidemiológicos sobre vitamina C en relación a la enfermedad cardiovascular no son concluyentes.

Carotenoides• Pigmentos amarillos o rojos, solubles en grasa, que se encuentran distribuidos

en las plantas.

• Principalmente: alfa-caroteno, beta-caroteno (precursor de la vitamina A), licopeno, luteína, seaxantina y criptoxantina.

• En zanahorias, berros, espinacas, tomate, zapallo y damascos.

• Licopeno presente en tomate y sandia.

• Estudios epidemiológicos han mostrado que carotenoides especialmente licopeno correlacionas con menor incidencia de enfermedad cardiovascular y algunos tipos de cáncer, particularmente cáncer de próstata.

Se• Es un metal que si bien no es un antioxidante propiamente tal, es esencial

para la actividad de varias enzimas antioxidantes que remueven especies reactivas del oxigeno in vivo, como las glutation peroxidasas y la tioredoxinareductasa.

Ingesta de vitamina C, vitamina E y carotenoides en la dieta española

Vitamina C 152 mg/d 70-230Vitamina E 10,4 mg/d 4-16 α-Caroteno 263,4 µg/d 80-400 β-Caroteno 1993,6 µg/d 1200-2400Licopeno 2087,2 µg/d 1100-2800Luteina 770,7 µg/d 350-1000β-Criptoxantina 635,3 µg/d 200-1000Zeaxantina 132,7 µg/d 60-200

García-Closas,BJN 2004EPIC, 41.446 voluntarios hombres y mujeres,29-69 años,de 3 regiones del norte y 2 del sur de España.

Fuentes de vitamina C, vitamina E y carotenoides en la dieta española

Vitamina C Frutas (naranjas)51%; Frutos vegetales (tomate y pimiento) 20%

Vitamina E Aceites vegetales (oliva 14%;maravilla 26%) 40%Frutas no cítricas 10%Nueces y semillas 8%

α-Caroteno Tubérculos (zanahoria) 82%β-Caroteno Vegetales de hoja verde (espinaca) 28%

Tubérculos (zanahoria) 24%Frutos vegetales (tomate) 22%

Licopeno Frutos vegetales (tomate) 72%Luteina Vegetales hoja verde (acelga, lechuga) 64%β-Criptoxantina Frutas cítricas 20%Zeaxantina Frutas cítricas 43%

Vegetales de hoja verde 20%

García-Closas,BJN 2004

Dieta española

FRUTAS51% Naranjas y manzanas

VERDURAS47% Tomate y lechuga

García-Closas, BJN 2004

El tomate es originario de América del sur, de la región de los Andes desde el sur de Colombia hasta el norte de Chile, fue llevado a Europa en el siglo XVI desde México, y su expansión en Europa se produjo en el siglo XVIII.

DIETA OCCIDENTAL (Dieta similar a la de EEUU en las últimas décadas)

DIETA MEDITERRANEA (Dieta con las características de los países mediterráneos)

ESTUDIO DE INTERVENCION

Estudio de intervención de dieta en dos grupos de 21 jóvenes hombres para lo que se diseñaron dos dietas experimentales:

Componentes de la Dieta Experimental

0 200 400 600 800 1000

1

2

3

4

5

6

7 aceite (32 ml oliva/32 ml maravilla)

fibra (44/12)

papas (117/230)

pan, cereales y legumbres (311/261)

carnes blancas (157/74)

carnes rojas (72/209)

frutas y verduras (675/246)

Gramos/día

mediterránea occidental

Concentración de antioxidantes en el plasma

0,490,21Caroteno (µM)54,132,5Vitamina C (µM)19,927,4Vitamina E (µM)

MediterráneaOccidental

Ingesta de antioxidantes en las dietas

32 oliva32 maravillaAceite (ml)675246Frutas y verduras (g)

1423247Caroteno (RE/d)232110Vitamina C (mg/d)13,923,9Vitamina E (mg/d)

MediterráneaOccidental

Efectos Biológicos delConsumo Dietas Ricas en Alimentos de Origen Vegetal

Principalmente: frutas, verduras, aceite de oliva y vino

» Previene la Oxidación de las LDL» Protege la Función Endotelial (NO)» Disminuye la Coagulación» Disminuye la Adhesión de monocitos» Previene la Oxidación del ADN

3020100-10

140

120

100

80

60

40

20

0

Vita

min

C (

µM)

8 OH-dG /105 dG

p = 0.02

R = 0.15

Vitamina C y Daño Oxidativo

POLIFENOLES

Los polifenoles son los antioxidantes más

abundantes y diversos de la dieta.

Polifenoles

• Frutas• Verduras• Aceite de oliva• Vino• Café• Especias• Legumbres secas y

cereales integrales

Estructura Química de los Polifenoles

♦acidos fenólicos (ácido gálico) y cinámicos (ácido caféico)

♦derivados de tirosina (tirosol)

♦estilbenos (resveratrol)

♦flavonoides•flavonas (apigenina)•flavonoles (miricetina, quercetina) •flavanoles (catequina)

♦antocianinas (malvidina)

♦taninos condensados (procianidinas)

OHOH

OH

COOH CH

OHOH

CHCOOH

OH

CH2CH2OH

OH

OH

OH

O

OOH

ROH

R'OH

OH

O

OH

ROH

R'OH

OH

+

O

OH

ROH

R'OH

OHn

Polifenoles son la clase de fitomicronutrientesmas compleja en los alimentos

OOH

OH

OH

OOH

OH O

OH

O

OH

CH2OH

OHO

OH

COOH

OH

COOH

OH

Phenolic acidsC6-C3 ou C6-C1

flavonoidsC6-C3-C6

OOH

OH

OH

OH

OH

OOH

OH

OH

OH

OH

OOH

OH

OH

OH

OH

OOH

OH

OH

OH

OH

OOH

OH

OH

OH

OH

OOH

OH

OH

OH

OH

FlavonolsIsoflavonesCatechinsAnthocyaninsFlavanonesProanthocyanidins

PolymerizationGlycosylation

OH

OH

O

O

OHO

OH

HH H

OHOH

Esterification

• Varios cientos de moléculasdescritas en alimentos

(Scalbert et al. 2000)

Polifenoles en alimentos y bebidas

Phenolic acidsFlavonolsCatechinsProanthocyanidinsAnthocyaninsFlavanones

• Los polifenoles estan presentes en la mayoria de los alimentos de origen vegetal

• Alimentos contienen uno o varios tipos de polifenoles

(Scalbert et Williamson, 2000)

0 100 200 300 400 500

PotatoeTomatoLettuce

OnionApple

CherryWhole wheat meal

Orange juiceRed wine

CoffeeBlack tea

Chocolate

Polyphenols (mg/100 g FW or 100 ml)

Antioxidantes Polifenolicos en las Dietas Mediterráneas

• La ingesta total de polifenoles alcanzaría 1 g/d en personas que comen varias porciones de frutas y vegetales al día (Guilland et al. 1986; Kühnau, 1976; Manach et al. 2004)

• 1/3 son no flavonoides y 2/3 son flavonoides

VinoFrutas y Verduras

Aceite de OlivaExtra Virgen

Polifenoles en las dietas experimentales

440*440*Polifenoles vino (mgEAG)

170170Polifenoles café (mgEAG)1453916Polifenoles totales (mgEAG)

+ papas + café

117230Papas (g)675246Frutas y verduras (g)

18931365Polifenoles totales (mgEAG)+ papas + café + vino tinto

1283746Polifenoles totales (mgEAG)+ papas

1113406Polifenoles totales (mgEAG)

MediterráneaOccidental

Polifenoles estan principalmente en frutas….

… que fruta?

645 641

475

424 411 408

330294 292 291 280

231211 211

193 179

111 9857 54 54 40 38 28 27 21

0

100

200

300

400

500

600

700W

ild b

ilber

ry

Blac

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Red

cur

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Wild

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Wild

bla

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rry

Whi

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ry

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ry (

n=3)

Sour

che

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Wild

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ry

Blue

berr

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=9)

Goo

sebe

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whi

te

Plum

(n=

6)

Cher

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n=7)

Ras

pber

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n=5)

Stra

wbe

rry

(n=

9)

Pom

egra

nate

Appl

e (n

=28

)

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h

Pear

(n=

3)

Kiw

i

Man

go

Papa

ia

Pers

imm

on Fig

Bana

na

mg

/ 10

0 g

Polifenoles en frutas

Arandano;grosella;frutilla;mora;grosella;sauco;mora;cereza;frambuesa;arandano

La manzana tiene una concentraciónpromedio de polifenoles de 100 mg/100 g ...

… es siempre igual?

59 y 158 mg/100g

En las diversas frutas hay distintas clasesy cantidades de polifenoles.

Dentro de un mismo tipo de fruta, hay unagran diferencia en los niveles de

polifenoles, incluso mas de un orden de magnitud.

Una misma variedad también presenta diferencias según las condiciones de

producción.

EL ACEITE DE OLIVA EXTRA VIRGEN

• Acido oleico:- ácido monoinsaturado (18:9 ω-9)- aprox. 80%

• Compuestos fenólicos:- 50-80 mg/100g eq.cafeico

• Otros: - alcoholes terpénicos, esteroles, hidrocarburos,

escualeno, β caroteno, tocoferoles

Los compuestos fenólicos principales identificados y cuantificados en el aceite de oliva pertenecen a cuatro clases :

1. Fenoles simples, (hidroxitirosol, tirosol, ácido p-cumarico, acido vanilico,etc.)

2. Secoiridoides (oleuropeina, ligstroside, y sus derivados)

3. Lignanos [(+)-pinoresinol y (+)-1-acetoxypinoresinol],

4. Flavonoides (apigenina y luteolina).

Los compuestos de estos cuatro grupos tienen gran actividad antioxidante y contribuyen significativamente a la extraordinaria estabilidad del aceite de oliva frente a la oxidación.

Compuestos fenólicos en aceite de oliva virgen

Efectos saludables del Aceite de Oliva(hipertensión, 50 ml/día, 21 días)

Fitó et al, Atherosclerosis 2005

EL VINO• Consumo moderado y regular de vino con las comidas

♦ACIDOS: Hidroxibenzoicos (gálico) y Cinámicos (caféico)

♦FLAVONOIDESFLAVONOLES (miricetina, quercetina)

FLAVAN-3-OLES (catequina)

ANTOCIANINAS (malvidina-3-glucosido)

PROCIANIDINAS (dimeros-polimeros)

♦derivados de tirosina (tirosol), se producen durante la fermentación.

♦estilbenos (resveratrol), conc. variable responde a infecciones por hongos, tintos 0.7-7 mg/L;blancos 0.2-5 mg/L.

♦taninos hidrolizables (á.tánico), provienen de la madera, liberan á.elagico y gálico, 10-20 mg/L.

• Polifenoles totales : vino tinto 1,20 - 4,06 g/L EAG vino blanco 0,16 - 0,33 g/L EAG

Efecto de la ingesta de vino tinto sobre los lipoperóxidos plasmáticos post-

prandialesROOH (µM)

9

6

3

00 1 2 3 4 5

Tiempo (horas)

Comida rica en grasas

Id. + 250 ml de vino tinto

Boveris modif de Ursini y Sevanian, 2001

LAS ESPECIAS

• Uso frecuente de especias y condimentos variados como limón, vinagre, ajo, hierbas aromáticas, menta, orégano, canela, etc.

• Polifenoles totales: 3-157 mgEAG/g

• Encabezan el ranking de capacidad antioxidante

• Extracto de tomillo activa la eNOS (Visioli etal.2005)

• Antioxidante (LDL, Proteina, DNA, Lipoperoxidation -postprandial, intraluminal-, NO, etc.)

• Antitrombótico• Antiinflamatorio• Anticancerínogeno• Interactúan con proteínas activando o

inhibiendo:- Sistemas enzimáticos- Expresión de genes (longevidad)

•Endothelial Function (ambos efectos, aumenta la expresión y actividad de eNOS y protege la oxidación de NO )

EFECTOS DE LOS POLIFENOLES

EffectsEffects onon mammalianmammalian enzymeenzyme systemssystemsMiddletonMiddleton et al, et al, PharmacolPharmacol RevRev 20002000

A. A. KinasesKinasesB. B. PhospholipasePhospholipase A2A2C. C. ATPasesATPasesD. D. LipoxygenasesLipoxygenases andand

cyclooxygenasescyclooxygenasesE. E. PhospholipasePhospholipase CCF. F. CyclicCyclic nucleotidenucleotide

phosphodiesterasephosphodiesteraseG. G. AdenylateAdenylate cyclasecyclaseH. Reverse H. Reverse transcriptasetranscriptaseI. HIVI. HIV--1 1 proteinaseproteinaseJ. HIVJ. HIV--1 integrase1 integraseK. K. OrnithineOrnithine decarboxylasedecarboxylaseL. L. TopoisomeraseTopoisomeraseM. M. GlutathioneGlutathione SS--transferasetransferaseN. N. EpoxideEpoxide hydrolasehydrolaseO. O. GlyoxalaseGlyoxalaseP. P. XanthineXanthine oxidaseoxidaseQ. Q. AromataseAromatase

R. 11R. 11--bb--HydroxysteroidHydroxysteroid dehydrogenasedehydrogenaseS. S. CatecholCatechol--OO--methyltransferasemethyltransferaseT. T. AldoseAldose reductasereductaseU. U. MonoamineMonoamine oxidase (FADoxidase (FAD--containingcontaining))V. AldoV. Aldo--ketoketo--reductasereductase familyfamily ofof enzymesenzymesW. W. HyaluronidaseHyaluronidaseX. X. HistidineHistidine decarboxylasedecarboxylase andand DOPA DOPA decarboxyldecarboxyl..Y. Y. MalateMalate dehydrogenasedehydrogenaseZ. Z. LacticLactic dehydrogenasedehydrogenase andand pyruvatepyruvate kinasekinaseAA. AA. AldehydeAldehyde andand alcohol alcohol dehydrogenasesdehydrogenasesBB. BB. AmylaseAmylaseCC. RNA CC. RNA andand DNA DNA polymerasespolymerasesDD. Human DNA ligase IDD. Human DNA ligase IEE. EE. RibonucleaseRibonucleaseFF. FF. SialidaseSialidaseGG.CytochromeGG.Cytochrome P450 P450 systemssystemsHH. HH. ElastaseElastaseII. II. NitricNitric--oxide synthaseoxide synthaseJJ. ECAJJ. ECA

Efecto de los Polifenoles sobre la Función Endotelial

• eNOS- Aumentan su actividad- Aumentan su expresión

•Proteción Antioxidante

eNOSeNOSarginine + O2

citrulline +

NADPH

NADP+ NONO O2+ ONOO.. ...

NO:

Principal regulador de la presión arterial,

Vasodilatador, acción antitrombótica.

Hyperhomocysteinemia

Diabetes

Hypercholesterolemia(oxidized LDL)Hypertension

Smoking

ATEROESCLEROSISATEROESCLEROSIS

DISFUNCION ENDOTELIAL DISFUNCION ENDOTELIAL

.

NONO

Estrogen deficit

PUFAMUFA

12

10

8

6

4

2

0

time

DIET

WHITE W

RED W

F & V

bab

bb

a

a

a

a

Función Endothelial en un Estudio de Intervención de Dieta y Vino

Función Endothelial en un Estudio de Intervención de Dieta y Vino

Perc

ent d

i am

eter

chan

g ePe

rcen

t di a

met

erch

ang e

Efecto de un extracto de polifenoles de vino tinto sobre laexpresión de la eNOS en células endoteliales humanas

Leikert et al, Circulation, 2002

Efecto de un extracto de polifenoles de vino tinto sobre laproducción de NO en células endoteliales humanas

Leikert et al, Circulation, 2002

eNOSeNOSarginina + O2

citrulina +

NADPH

NADP+ NONO O2+ ONOO.. ...

Polifenoles Antioxidantes

La enzima La enzima eNOSeNOS, , óóxido nxido níítrico trico sintetasasintetasa endotelial,endotelial,genera genera óóxido nxido níítrico (NO), pero el NO se degrada en trico (NO), pero el NO se degrada en

ausencia de antioxidantesausencia de antioxidantes

Polifenoles y longevidad

•• La sobreproducciLa sobreproduccióón y activacin y activacióón de la enzima n de la enzima sirtuinasirtuina(Sir2, levaduras), que (Sir2, levaduras), que acetilaacetila histonashistonas y otras y otras proteproteíínas, en condiciones de nutricinas, en condiciones de nutricióón normales, n normales, prolonga el lapso de vida (levaduras y prolonga el lapso de vida (levaduras y CaenorhabditisCaenorhabditiseleganselegans).).

•• PolifenolesPolifenoles presentes en el vino y otros vegetales, presentes en el vino y otros vegetales, aproximadamentesaproximadamentes 15 (15 (resveratrolresveratrol y y quercetinaquercetina), son ), son activadores de la enzima, activadores de la enzima, SirtuinaSirtuina, de levadura y , de levadura y humana.humana.

Polifenoles Activan Sir2Activan Sir2 Prolongan Lapso de VidaProlongan Lapso de Vida

Consideraciones finalesEl rol de los antioxidantes en los alimentos es retardar o controlar el daño oxidativo de

nuestro cuerpo, que se asocia a las enfermedades crónicas.

Las dietas ricas en frutas y verduras y el consumo moderado de vino, características de las Dietas Mediterráneas, correlacionan con menor mortalidad y mayor longevidad. Sinembargo, los estudios diseñados para evaluar los efectos de la suplementación con antioxidantes específicos como beta-caroteno y vitamina E y C, han dado resultados contradictorios. Por esto las investigaciones se han enfocado en los antioxidantes polifenólicos.

Los polifenoles son los antioxidantes más abundantes y variados de nuestra dieta y tienen muchos otros efectos biológicos.

Hierbas y especias son muy utilizadas en la cocina mediterránea y son una fuente importante de polifenoles, han sido adicionadas a los alimentos desde tiempos antiguos con el fin de mejorar o modificar su sabor y aroma.

En la forma de cocinar está la clave, la combinación de distintos alimentos con distintos compuestos polifenólicos lleva a la formación de un coktel de antioxidantes y compuestos con distintas actividades que actúan en forma sinérgica y se complementan unas con otras.

Para poder cambiar los hábitos alimenticios de las personas, necesitamos que las comidas sean ricas, atractivas y saludables, y para esto debemos recurrir a los expertos en el arte de cocinar.