Antioxidantes-organicos h2kv

ANTIOXIDANTES ORGÁNICOS

“Año del Buen Servicio al Ciudadano” UNIVERSIDAD JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD: Ingeniería Química y Metalurgia. ESCUELA: INGENIERÍA QUIMICA ASIGNATURA: Antioxidantes naturales PROFESOR: LIZARRAGA ZAVALETA, Benigno Benito CURSO: Fisicoquímica ALUMNAS: FERNANDEZ PEREZ Clarisa NOSE TORRES, Alina Namiko

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DEDICATORIA Este trabajo está dedicado a nuestros queridos padres, por brindarnos su apoyo incondicional día a día y al docente por educarnos con esfuerzo y entusiasmo, para lograr nuestros objetivos y agradecerle por su dedicación.

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INTRODUCCIÓN La gente en todas partes está adoptando una forma de vida saludable. Se están dando cuenta de que el interior de su cuerpo es tan importante como el exterior. La apariencia física es tan solo una parte de la imagen total, y es fundamental el combinar el ejercicio, una dieta nutritiva y equilibrada y rodearse de un entorno saludable. Los suplementos de antioxidantes son parte de esta forma de vida. La reacción espontánea del oxígeno con compuestos orgánicos es una de las reacciones más importantes en los organismos vivos. Muchas enfermedades crónicas se deben a perturbaciones en el metabolismo de los ácidos grasos. Por ejemplo, un exceso de ácidos grasos en la dieta conduce a enfermedades cardiovasculares y Llena descontrolada per oxidación lipídica causa inflamaciones y se asocia con la artritis, cáncer y aterogénesis. En los alimentos la oxidación está relacionada con una diversidad de cambios durante su procesamiento, distribución y almacenamiento. Los lípidos son los sustratos más oxidables en un alimento y esta reacción afecta muchos parámetros cualitativos, como el aroma producido por la formación o modificación de compuestos volátiles, el sabor producido por los hidroxiácidos entre otros, modifica el color debido a reacciones tipo Maillard entre las proteínas y sustancias originadas por los lípidos, provoca cambios de textura debido a reacciones de entrecruzamiento, y causa pérdidas del valor nutricional en el alimento por la destrucción de algunas vitaminas liposolubles Es probable que haya oído hablar mucho últimamente de los antioxidantes, particularmente de la vitamina C, vitamina E y beta caroteno. Y tal vez haya usted leído acerca de las ventajas del selenio, zinc, coenzima Q-10 y bioflavonoides. Los antioxidantes han estado ciertamente en muchas cabeceras de artículos. Pero, ¿qué son y cómo funcionan los antioxidantes?

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ÍNDICE ANTIOXIDANTES ORGÁNICOS ...................................................................................................... 5 ¿Cuáles son los principales mecanismos de acción de los antioxidantes? ............................. 5 -

Interacción directa con especies reactivas: ................................................................. 5

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Prevención de la formación enzimática de especies reactivas: .................................. 7

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Prevención de la formación de especies reactivas dependiente de metales:............ 7

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Activación o inducción de la actividad de enzimas antioxidantes:............................. 7

Estrés oxidativo: ................................................................................................................... 9 Clasificación: ........................................................................................................................... 10 Endógenos:.......................................................................................................................... 10 Exógenos: ............................................................................................................................ 11 AISLAMIENTO: ........................................................................................................................ 16 ANTIOXIDANTES Y SALUD:

EVIDENCIAS CIENTÍFICAS .................................................... 17

CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 24 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: ................................................................................................. 25

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ANTIOXIDANTES ORGÁNICOS ¿Qué es un antioxidante? Un antioxidante es una molécula capaz de retardar o prevenir la oxidación de un sustrato oxidable, actuando como donador de electrones (agente reductor). La oxidación es una reacción química de transferencia de electrones de una sustancia a un agente oxidante. Las reacciones de oxidación pueden producir radicales libres que comienzan reacciones en cadena que dañan las células. Los antioxidantes terminan estas reacciones quitando intermedios del radical libre e inhiben otras reacciones de oxidación oxidándose ellos mismos. Debido a esto es que los antioxidantes son a menudo agentes reductores tales como tioles o polifenoles. Los antioxidantes se encuentran contenidos en el olivo, ajo, arroz integral, café, coliflor, brócoli, berenjena, jengibre, perejil, cebolla, cítricos, semolina, tomates, aceite de semilla de la vid, té, romero, entre otros muchos alimentos. La capacidad antioxidante de algunos frutos, como es el caso de las berenjenas, es mayor durante sus estadios iniciales.1 También son parte importante constituyente de la leche materna. Aunque las reacciones de oxidación son cruciales para la vida, también pueden ser perjudiciales; por lo tanto las plantas y los animales mantienen complejos sistemas de múltiples tipos de antioxidantes, tales como glutatión, vitamina C, y vitamina E, así como enzimas tales como la catalasa, superóxido dismutasa y varias peroxidasas. Los niveles bajos de antioxidantes o la inhibición de las enzimas antioxidantes causan estrés oxidativo y pueden dañar o matar las células.

¿Cuáles son los principales mecanismos de acción de los antioxidantes? Los antioxidantes pueden prevenir o retardar la oxidación de un sustrato biológico, y en algunos casos revertir el daño oxidativo de las moléculas afectadas.

- Interacción directa con especies reactivas: El mecanismo más conocido, aunque no necesariamente el más relevante a la acción, se refiere a la capacidad que tienen muchos antioxidantes para actuar como “estabilizadores o apagadores de diversas especies reactivas”. Esto último supone la conocida actividad “scavenger” de radicales libres que tienen muchas moléculas antioxidantes. En el caso de los radicales libres, tal acción implica su estabilización a través de la cesión de un electrón a dichas especies FISICOQUÍMICA II

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reactivas. Tal mecanismo, definido como “SET” (single electron transfer), permite que el radical libre pierda su condición por “pareamiento” de su electrón desapareado. Una consecuencia para el antioxidante es que, como resultado de ceder un electrón, éste se convierte en un radical libre y termina oxidándose bajo una forma que es de baja o nula reactividad hacia su entorno (Figura II). Junto al mecanismo SET, muchos antioxidantes pueden estabilizar radicales libres a través de un mecanismo que implica la transferencia directa de un átomo de hidrógeno (esto es un electrón con su protón). Tal mecanismo es definido como “HAT” (hydrogen atom transfer). En este último caso, el radical libre también queda estabilizado electrónicamente.

Los antioxidantes cuya acción es promovida a través de mecanismos SET y/o HAT son mayoritariamente los antioxidantes no-enzimáticos, sean estos normalmente bio-sintetizados por el organismo humano, o bien que ingresen al organismo a través de la dieta. La mayor parte de los antioxidantes que actúan a través de estos mecanismos presentan en su estructura química, como grupos funcionales, hidroxilo fenólicos (ejemplo, todos los polifenoles y los tocoferoles). No obstante, otros antioxidantes, no fenólicos, como el glutatión, la melatonina, y los ácidos ascórbico, dihidro-lipóico y úrico, son también ejemplos de moléculas cuya acción es promovida por mecanismos SET y/o HAT. Junto a los mecanismos SET y HAT, ciertos antioxidantes puede actuar también estabilizando especies reactivas a través de un mecanismo que implica “la adición directa del radical a su estructura”. Ejemplo de este tipo de acción antioxidante es la promovida por carotenos como beta-caroteno. Como resultado de tal reacción, el radical libre (ej. peroxilo) pierde su condición, y el caroteno es modificado covalentemente, convirtiéndose en un radical libre que a través de reacciones sucesivas es oxidado y convertido en derivados epóxido y carbonilos de notablemente menor reactividad. Como es de esperar, la interacción directa entre un antioxidante y una especie reactiva prevendrá ya sea el inicio y/o la propagación de procesos oxidativos que afectan a los sustratos biológicos.

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- Prevención de la formación enzimática de especies reactivas: Algunos antioxidantes pueden actuar previniendo la formación de ROS y RNS. Lo hacen inhibiendo, ya sea la expresión, la síntesis o la actividad de enzimas pro-oxidantes involucradas en la generación de especies reactivas, como la NADPH-oxidasa (NOX), la xantina-oxidasa (XO), la mieloperoxidasa (MPO) y la oxido nítrico sintasa (NOS). Este tipo de acción antioxidante no demanda que un antioxidante exhiba en su estructura características que típicamente se asocian a los mecanismos de acción ET o HAT. Ejemplos de inhibidores de la actividad de estas enzimas son, para compuestos provenientes de la dieta, ciertos polifenoles capaces de inhibir la NOX, la MPO y la XO, y algunos agentes empleados en la terapia de la gota, como alopurinol, y febuxostat que inhiben la xantina oxidasa.

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Prevención de la formación de especies reactivas dependiente de metales:

Un segundo mecanismo que también implica la inhibición de la formación de especies reactivas se relaciona con contraponer la capacidad que tienen ciertos metales de transición, como hierro y cobre (ambos en su estado reducido), para catalizar (actividad redox) la formación de radicales superóxido a partir de la reducción de oxígeno y de radicales hidroxilo, a partir de peróxido de hidrógeno (Reacción de Fenton). Aquellas moléculas que tienen la habilidad de unir tales metales, formando complejos o quelatos, logran inhibir la actividad redox de éstos, previniendo la formación de las especies reactivas anteriormente mencionadas. Se incluyen en este grupo de antioxidantes: i) ciertos péptidos y proteínas normalmente bio-sintetizadas por el organismo y cuya función fisiológica les implica transportar, almacenar y/o excretar hierro (como ferritina) o cobre (como metalotioneína y ceruloplasmina), ii) ciertos polifenoles que acceden al organismo a través de la dieta y cuya característica distintiva es presentar en su estructura flavonoídea un grupo catecol en el anillo B, y iii) algunos agentes que son empleados en la terapia de remoción de metales como desferroxamina que atrapa hierro, y penicilamina o tetratiomolibdato que atrapan cobre.

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Activación o inducción de la actividad de enzimas antioxidantes:

Como parte de la defensa antioxidante, el organismo humano bio-sintetiza ciertas enzimas cuya función es remover especies reactivas, principalmente ROS. Entre estas destacan las siguientes: superóxido dismutasa (SOD, en sus isoformas Cu/Zn y Mn-dependientes) que reduce radicales superóxido a peróxido de hidrógeno, catalasa (CAT, hierro-dependiente) que reduce peróxido de hidrógeno a agua, glutatión peroxidasa (GSpx; Se-dependiente) que reduce lipo-hidroperóxidos a sus alcoholes correspondientes , glutatión-S-transferasa (GST) en su tipo peroxidasa que actúa reduciendo peróxidos orgánicos, glutatión reductasa que reduce glutatión oxidado (GSSG) a reducido (GSH), y sulfoximetionina-reductasa que regenera metionina a partir de su metabolito sulfoxioxidado.

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La acción antioxidante de todas estas enzimas se traduce en una disminución del estado redox celular. Entre las enzimas mencionadas, dos casos ameritan un comentario adicional. El primero, la SOD se distingue pues si bien su acción remueve un radical libre (superóxido), como producto de su acción se forma una especie que también es reactiva, peróxido de hidrógeno. Esto último pone de manifiesto la importancia que tiene otras enzimas capaces de remover peróxido de hidrógeno, como son la CAT y la GSpx. La segunda enzima que amerita comentario es la glutatión reductasa pues su acción antioxidante es doble ya que ésta cataliza no solo la remoción de un ROS sino que además, como resultado de ello, da lugar a la formación de GSH, un importante antioxidante celular. Existe evidencia de que ciertos compuestos presentes en la dieta humana podrían inducir la expresión de genes que codifican para la síntesis de algunas de las enzimas antioxidantes como las descritas en la tabla II. Ejemplos de dichos compuestos son algunos polifenoles presentes en frutas y hortalizas, diversos isotiocianatos (como sulforafano) presentes en crucíferas (brócoli, coliflor) y algunos curcuminoides (como curcumina) de la cúrcuma. Estos compuestos son, más a menudo, conocidos como inductores de enzimas biotransformantes del tipo fase II, es decir aquellas enzimas que conjugan xenobióticos electrófilos.

¿Pueden los alimentos ser una buena fuente de enzimas antioxidantes? Si bien los alimentos no constituyen un aporte efectivo de enzimas antioxidantes, ya que tras su ingesta tales se degradan durante el proceso de digestión, algunos si pueden contribuir a su funcionamiento óptimo aportando aquellos microminerales que son requeridos para la biosíntesis de tales enzimas. Es preciso aclarar, sin embargo, que un mayor aporte dietario de microminerales como Cu, Zn, Mn, Fe, o Se, sí podría suponer un incremento de la actividad de enzimas antioxidantes cuando el organismo exhibe un condición de déficit en tales microminerales. De no existir tal deficiencia o carencia, no es esperable que su mayor ingesta (o suplementación) se traduzca per se en un incremento de la actividad de éstas.

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Estrés oxidativo: Bajo ciertas condiciones, la velocidad con que se generan especies reactivas (ROS y RNS) en el organismo supera la velocidad con que dichas especies son removidas por los mecanismos de defensa antioxidante (esto es, los que le son propios más aquellos que le son aportados por la dieta). Al desbalance o desequilibrio redox que tiene lugar le llamamos estrés oxidativo. Este último puede surgir como resultado de; i) una exacerbada producción de especies reactivas, aún en presencia de un equilibrado aporte dietario de antioxidantes, ii) una disminuida ingesta de alimentos ricos en antioxidantes, aún en ausencia de una aumentada producción de especies reactivas, iii) una reducida biosíntesis de alguno de los mecanismos antioxidantes endógenos (ya sean enzimáticos o no-enzimáticos), aún en presencia de un equilibrado aporte dietario de antioxidantes y en ausencia de una aumentada producción de especiesreactivas.

¿Qué consecuencia supone para el organismo el estrés oxidativo? Cuando el estrés oxidativo afecta a sustratos biológicos, el desequilibrio redox que caracteriza a dicho estrés se traduce en un daño oxidativo a diversas macromoléculas. Cuando el daño oxidativo es intenso, sostenido en el tiempo, y no logra ser revertido o reparado, éste será conducente a la aparición de aquellas patologías que actualmente se asocian al estrés oxidativo. La figura III muestra algunas de las principales patologías en las cuales el estrés oxidativo esta involucrado, ya sea como factor determinante o como condición agravante del daño y de la pérdida de funciones que caracteriza a tales enfermedades.

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Clasificación:

ENDÓGENO

ENZIMÁTICOS

NO ENZIMÁTICOS

EXÓGENO

VITAMINAS

Endógenos:

fabricados por la propia célula, enzimas: catalasa, superoxido dismutasa y la glutatión peroxidasa, glutatión S-transferasas, tioredoxina-reductasas y sulfoci-metionina-reductasas. Los Antioxidantes Enzimáticos nos benefician al romper y eliminar los radicales libres. También pueden expulsar los productos oxidativos peligrosos al convertirlos en peróxido de hidrógeno y luego en agua. Esto se logra a través de un proceso de varios pasos que requiere de varios cofactores de trazas metálicas como el zinc, cobre, manganeso y hierro. Los antioxidantes enzimáticos no se encuentran en los suplementos, ya que son producidos en el cuerpo. Los antioxidantes enzimáticos principales que se encuentran en el cuerpo son: 





Superóxido dismutasa (SOD): puede romper el superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno, lo que ayuda con el cobre, zinc, manganeso y hierro. También se encuentra en casi todas las células aeróbicas y en los fluidos extracelulares. Catalasa (CAT): convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno utilizando los cofactores de hierro y manganeso. Termina el proceso de desintoxicación iniciado por el SOD. Glutatión peroxidasa (GSHpx) y glutatión reductasa: son enzimas que contienen selenio y ayudan a romper el peróxido de oxígeno y los peróxidos orgánicos en alcoholes. Abundan mayormente en el hígado. Los Antioxidantes No Enzimáticos nos benefician al interrumpir las reacciones en cadena de los radicales libres. Algunos ejemplos son los carotenoides, FISICOQUÍMICA II

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vitamina C, vitamina E, polifenoles de las plantas y glutatión (GSH). La mayoría de los antioxidantes encontrados en los suplementos y en los alimentos son no-enzimáticos y brindan apoyo a los antioxidantes enzimáticos, al dar una "primera barrida" y desarmar a los radicales libres. Esto ayuda a prevenir que los antioxidantes enzimáticos se agoten.

Exógenos:

no enzimáticos, las vitaminas: vit.E y C, los betacarotenos, los flavonoides y los licopenos, fitoestrógenos polifenoles,glutatión,acido úrico,ubiquinol(Co-enzimaQ),melatonina. Además de las vitaminas, los oligoelementos como el cobre, el zinc, el manganeso, el selenio y el hierro son necesarios incorporarlos al organismo a través de la dieta, porque conforman la parte activa del núcleo de las enzimas antioxidantes aquellos que entran en el organismo a través de la dieta o de suplementos. Los compuestos exógenos son los siguientes: a) Vitamina A: También conocida como retinol, esta vitamina se almacena en el hígado (90%), en caso de carencia el hígado la libera al organismo, por ello las manifestaciones clínicas de la carencia de esta vitamina no se observan hasta pasado un mes.

Funciones: -Interviene en la visión -Necesaria para la piel y las mucosas -Interviene en el crecimiento de dientes y estructuras óseas -Necesaria para el desarrollo del sistema nervioso -Desintoxicación del organismo -Da resistencia al organismo frente a infecciones -Interviene en la síntesis de hormonas sexuales y suprarrenales

Alimentos ricos en vitamina A: -Hígado -Pates -Zanahorias -Espinacas -Mantequilla y margarina -Pez espada -Albaricoques -Huevos -Jurel b) Licopenos: Son carotenoides de la misma familia de los beta caroteno

Funciones: -Previenen de la oxidación del DNA -Combaten los radicales libres -Prevención de cáncer (mama, esófago, próstata, pulmones y FISICOQUÍMICA II

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endometrio) -Prevención de patologías cardíacas -Previene la acumulación de colesterol -Previene la degeneración de la mácula -Poder depurativo Donde se encuentran: El organismo es incapaz de sintetizarlos, se deben tomar en la dieta, se encuentran primordialmente en los tomates, también están en las sandías. c) Vitamina E: Esta vitamina es sensible al calor y estable a la luz, es antioxidante y protege a las vitaminas A y C.

Funciones: -Antioxidante -Interviene en la formación de prostaglandinas -Mantiene la fertilidad sexual. -Alivia la fatiga. -Aumenta las defensas. -Favorece la cicatrización de las quemaduras. -Alivia los calambres de las piernas. -Aumenta los niveles de colesterol HDL (colesterol bueno) en sangre. -Favorece la acción de la insulina. -Con la vitamina A, protege a los pulmones. -Protege de la oxidación a otras vitaminas como la A , C o el complejo B. -Eficaz para prevenir abortos. -Diurética (ayudante para la hipertensión). - Pacientes con quimioterapia si han recibido suplementos de vitaminaE (previamente no tendrán graves pérdidas de cabello). Alimentos ricos en vitamina E -Aceite de oliva -Almendras -Cacahuetes -Melón -Margarina -Germen de trigo -Yema de huevo -judías verdes d) Coenzima Q10: La coenzima Q10 disminuye con la edad, personas con: -Fatiga crónica

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-Problemas cardíacos. -En pacientes con SIDA

Función: Se encuentra en las mitocondrias donde su principal función es: -Actuar como antioxidante -Estabilizar las membranas celulares -Protege al colesterol bueno LDL de la oxidación -Ayuda a fortalecer en el sistema sanguíneo y a las células cardiacas a la utilización de la energía. -Contrarresta el efecto de los radicales libres -Descomponen las grasas de nuestro organismo en los músculos -Disminuye las infecciones en las encías, Además, ensayos de laboratorios llevados a cabo por la misma doctora han demostrado que la coenzima Q10 neutraliza los radicales de hidroxilo, un grupo de radicales libres que están entre los más peligrosos. Coenzima Q10 producida por nuestro organismo (sintetizada por el hígado) y pude encontrarse en la propia dieta: -Carnes rojas -Pescado -Soja -Semillas de canola -Ajonjolí B2. Antioxidante hidrosoluble:

e) Vitamina C: Funciones -Función anti estrés -Interviene en el metabolismo del hierro y la hemoglobina -Función antiséptica y bacteriana. -Es indispensable para la elaboración y mantenimiento del colágeno -Evita la formación de agentes cancerígenos como las nitrosaminas. -Papel desintoxicación del organismo. -Interviene en la cicatrización de heridas, quemaduras y encías sangrantes. -Interviene en el metabolismo del calcio. -Antioxidante. -Disminuye la posibilidad de formación de trombos (coágulos) en los vasos sanguíneos. -Disminuye el colesterol en sangre. -Disminuye los niveles de histamina, ayuda en las alergias. FISICOQUÍMICA II

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Se encuentra primordialmente en frutas cítricas y verduras. -Pimientos -Coliflor -Col y repollo -Fresas, frambuesas y fresón -Limón y naranja -Mandarina -Nabos -Tomate -Melón Minerales (Zn, Se, Mg, Mn…etc.) C-Fotoquímicos f)

Bioflavonoides: Se puede hacer la siguiente clasificación, según el color que aportan al alimento:

Los amarillos -Hortalizas, Verduras y Frutas: naranjas, manzanas, mandarinas, pomelosbrócoli, berza, espinacas, judías verdes (vainas), tomates, lombarda, pomelos, limones y mandarinas, soja, puerro, rábano y endivias).

Los rojos (conocidos por antocianos) -Frutas de color azula y rojas o violetas (cerezas, arándanos, frambuesas, cerezas, moras, uvas, moras, fresas, remolacha roja).

Los taninos -Moras -Frambuesa -Nuez -Crucíferas -Uvas -Vino tinto -Té

Su función es: -Proteger la Vitamina C de la oxidación, aumenta su absorción por el organismo. -Ayuda en la permeabilidad de los capilares para: varices, hemorroides, úlceras varicosas…etc. -Previene la formación de tumores y de metástasis. -Reduce la formación de las cataratas. -Reducen el riesgo de enfermedades cardíacas. -Reducen el riesgo de afecciones de hígado. -Contrarrestan la polución ambiental, presencia de minerales FISICOQUÍMICA II

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tóxicos (plomo y el mercurio) -Contrarrestan el efecto tóxico de sustancias químicas de los alimentos: colorantes, conservantes…etc. -El Gingko biloba contiene flavonoides que neutralizan los radicales libres, reduce la pérdida de memoria, jaquecas, degeneración macular y síndrome de Raynaud. g) Clorofila: Colorante natural con gran poder antioxidante, suele encontrarse en las plantas, ya que gracias a esta realizan la fotosíntesis. Gran poder antioxidante. Tienen un átomo de magnesio en su molécula, que al ser calentadas lo pierden transformándose así en feotinas (verde parduzco) D-Otros:Ácido úrico, Bilirrubina, Ferritina y Transferrina. ¿Dónde se encuentran principalmente? En la clasificación anterior podemos observar que muchos de ellos los produce nuestro propio organismo mientras que otros han de ser aportados por la dieta: La Asociación de Ciencia y Tecnología de los Alimentos de Euskadi (ACTAE), ha realizado una lista con los diez alimentos más ricos en antioxidantes: -Los aguacates -Las bayas: moras, fresas, frambuesas, arándanos... -El brécol -El repollo y todas las coles en general -Las zanahorias -Los cítricos -Las uvas (que contienen hasta veinte antioxidantes) -Las cebollas (sobre todo las moradas) -Las espinacas -Los tomates

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AISLAMIENTO: Obtener una sustancia contenida en una matriz animal o vegetal manteniendo dicha sustancia inalterada Emplearemos Procesos Físicos que no alteren la estructura molecular de la sustancia. Estos procesos estarán basados en dos propiedades fundamentales: estabilidad y solubilidad de la sustancia en diferentes medios.

Agua Caliente

Agua Fría

Solubilidad Estabilidad de la sustancia - Ac. Carnósico a Carnosol. Inertización con N2 •A la temperatura -Deshidratación o hidrólisis -Cinarina a Ac. Clorogénico • Al pH (solo en medios que contengan agua) -Oleuropeina a Hidroxitirosol •A enzimas de la matriz (oxidasas, hidrolasas, etc) -fenoles a quinonas •Al disolvente -Metilaciones, etilaciones o acilaciones *Objetivo En algunos casos concretos podemos emplear Procesos Químicos, siempre que sean reversibles. FISICOQUÍMICA II

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ANTIOXIDANTES Y SALUD:

EVIDENCIAS CIENTÍFICAS

A lo largo de estas últimas dos décadas, los antioxidantes han pasado a ser considerados desde “simples atrapadores de radicales libres” (década de los 90’s) a “moléculas cuyo consumo sería sinónimo de salud” (última década). Tres aspectos han incidido mayormente en dicha transición conceptual: Primeramente, el reconocimiento de que el estrés oxidativo, entendido como “desbalance entre la velocidad de producción y la velocidad de remoción de radicales libres”, constituye un denominador común y factor causal de algunas de las enfermedades crónicas no transmisibles (ECNT) que actualmente más afectan a la población mundial, esto es, las patologías cardiovasculares, tumorales y neurodegenerativas (Figura I)

Un segundo aspecto que ha contribuido a construir la conceptualización anteriormente mencionada en torno a los antioxidantes, lo constituye el reconocimiento experimental de que -en modelos animales de patologías asociadas al estrés oxidativo- la istración de antioxidantes no sólo inhibe la aparición de estrés oxidativo, sino también, retarda y/o previene el desarrollo de algunas de las ECNT asociadas a dicha condición (Figura II). FISICOQUÍMICA II

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Finalmente, un tercer tipo de observación que ha impulsado el supuesto de que “el consumo de antioxidantes es sinónimo de salud”, lo constituye la acumulación de evidencia –mayormente del tipo epidemiológica- de que el riesgo relativo (RR) de desarrollo y/o muerte por ECNT como las mencionadas correlaciona en forma inversa con la ingesta de alimentos ricos en antioxidantes (como frutas y verduras) por parte de la población.

Tal como queda recogido en la sección “Antioxidantes en alimentos: principales fuentes y contenidos”, dentro de nuestra dieta, las frutas y las verduras destacan entre los alimentos que más concentran y aportan antioxidantes a nuestro organismo. Si bien las frutas y las verduras constituyen verdaderos vectores de: vitaminas antioxidantes, carotenoides y polifenoles, desde un punto de vista nutricional, solo las vitaminas antioxidantes (C, E, y proA), y no los polifenoles, son realmente esenciales.

Vitaminas antioxidantes y Riesgo relativo de desarrollo de ECNT. Basados en su esencialidad, y en evidencia epidemiológica que da cuenta de que un mayor consumo de “alimentos ricos en vitaminas antioxidantes” está asociado a una menor incidencia de ciertas ECNT, a comienzos de los 90’s, y como una forma de reducir el riesgo relativo (RR) de desarrollo de tales enfermedades (mayormente, las cardiovasculares y tumorales), se iniciaron una serie de estudios de intervención en los cuales se suplementó la dieta de algunas sub-poblaciones en estudio con altas dosis de vitaminas antioxidantes. Hoy, transcurridas casi dos décadas desde el inicio/ejecución de dicho tipo de investigaciones, es posible afirmar que entre todos los estudios clínicos controlados, con excepción de unos pocos, la mayor parte lleva a la conclusión de que “no existen aún evidencias científicas que ameriten el uso de suplementos con altas dosis de vitaminas antioxidantes como una forma de reducir el RR de desarrollo y/o muerte por ECNT”. En forma coherente con lo arriba concluido, en la actualidad, la mayor parte de las entidades internacionales (ej. IARC, WCRFI, AHA) vinculadas con la promoción y/o conservación de la salud se abstiene de recomendar el uso de suplementos con altas dosis de vitaminas antioxidantes como una forma de prevenir el desarrollo de ECNT. Aún más, recientemente, mediante el empleo de meta-análisis (una potente técnica estadística que permite analizar en forma conjunta estudios que arrojan resultados que no necesariamente son coincidentes), se ha planteado que hasta ahora, una parte de los estudios realizados no sólo no apoyan la “promesa de que los suplementos con altas dosis de vitaminas antioxidantes reducirían el RR de desarrollar ECNT”, sino que, contrariamente a lo esperado, en determinados grupos de individuos, el consumo de tales preparados podría incrementar dicho riesgo e incidir en un aumento de la mortalidad. En consecuencia, la única recomendación de FISICOQUÍMICA II

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consumo que, hasta ahora se puede hacer, y que se desprende de la evidencia científica disponible, es la de incrementar el consumo de frutas y verduras, y en especial el de aquellas que más concentran antioxidantes. Cabe mencionar, sin embargo, que los suplementos pueden ser de clara utilidad cuando, basados en diagnósticos profesionales, son prescritos a individuos que muestran una establecida carencia y/o deficiencia de dichas vitaminas. - Polifenoles y Riesgo relativo de desarrollo de ECNT. Es preciso aclarar que los resultados de los estudios de intervención con suplementos en base a altas dosis de vitaminas antioxidantes arriba referidos no implican que las vitaminas antioxidantes, al estar presente en frutas y verduras, no vayan a cumplir un rol importante en los beneficios para la salud que están fuertemente asociados a un mayor consumo de dicho tipo de alimentos. Junto con ser una buena fuente de antioxidantes, algunas frutas y verduras suelen ser, además, una buena fuente de otras vitaminas, de fibras, de numerosos micro- y macro-minerales, y de una amplia gama de fitoquímicos (compuestos bioactivos de origen vegetal). En el marco de la hipótesis que plantea el que “los beneficios para la salud asociados al consumo de frutas y verduras ricas en antioxidantes están primariamente relacionados con el aporte de antioxidantes que suponen el consumo de tales alimentos”, cabe preguntarse:

¿A que otros compuestos antioxidantes podrían atribuirse los beneficios para la salud asociados a un mayor consumo de frutas y verduras? Por su abundancia y por su reconocida bioactividad, entre los fitoquímicos presentes en frutas y verduras, destacan los polifenoles. Si bien algunos de estos compuestos poseen, entre otras, propiedades anti-inflamatorias, vasodilatadores, antiagregante-plaquetaria, antimutagénicas y antimicrobianas, en el marco de la hipótesis que implica al estrés oxidativo como factor causal de desarrollo de ECNT, la propiedad antioxidante que exhiben todos los polifenoles, y que les permite contraponerse a la acción de los radicales libres y de otras especies reactivas, ha surgido como la más importante para explicar el beneficio que supone para la salud el consumo de alimentos ricos en estos compuestos. La “lógica molecular” de esto último reside en el reconocimiento de que al contraponer la acción de las especies reactivas, los polifenoles previenen o bien retardan la aparición de estrés oxidativo al interior de las células y con ello reducen la velocidad con que diversos blancos biológicos son oxidados. Tal como ha sucedido con las vitaminas antioxidantes, diversos estudios han intentado avalar la hipótesis de que altos niveles (de ingesta y) plasmáticos de polifenoles (particularmente de flavonoides) correlacionan inversamente con el RR de desarrollo y/o muerte por diversas ECNT. Si bien numerosos estudios experimentales avalan tal tipo de aseveración, en la actualidad se considera que la validez de las correlaciones observadas estaría obligadamente asociada al nivel de ingesta de alimentos ricos en dicho tipo de polifenoles, particularmente, de frutas y verduras ricas en tales compuestos.

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Desde un punto de vista mecanístico, ¿Cómo podrían los polifenoles presentes en frutas y verduras proteger contra el desarrollo de enfermedades cardiovasculares? La hipótesis que une los polifenoles con la prevención de enfermedades cardiovasculares se enmarca en la teoría oxidativa de la aterosclerosis. Esta postula que la oxidación del colesterol y de los lípidos insaturados presentes en la partícula de LDL nativa (lipoproteína de baja densidad cuya función es transportar colesterol), que tiene lugar mayormente en el espacio subendotelial, representa un evento clave en el desarrollo (patogenia) de la aterosclerosis (Figura III). Aunque el principal antioxidante presente en la partícula de LDL es la vitamina E, otros antioxidantes (como ciertos carotenoides) están también presentes en la partícula, aunque en menor concentración. La oxidación de LDL in vivo (en la circulación) es iniciada por la acción de especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno generadas primariamente por las células endoteliales (que recubren las paredes internas de los vasos sanguíneos) y por monocitos (un tipo de glóbulo blanco)/macrófagos que infiltran dicha zona. La hipótesis de la modificación oxidativa, plantea que la LDL oxidada (LDLox) es posteriormente captada por receptores “scavenger” presentes en los macrófagos que se encuentran en el subendotelio de las arterias afectadas. Este proceso resulta en la captación masiva de LDLox, determinando la transformación de los macrófagos en células denominadas espumosas (cargadas de LDLox y de numerosos otros.

Productos de oxidación), que conforman los principales componentes de la placa de ateroma. Además de promover la formación de células espumosas, la LDLox tiene efectos quimiotácticos directos sobre los monocitos y estimula la unión de estas células y de otros leucocitos al endotelio. La LDLox es también citotóxica para las células vasculares, aumentando la injuria-disfunción endotelial, perpetuando el foco inflamatorio y promoviendo la progresión de la lesión ateroesclerótica. Por último, la LDL oxidada altera la producción endotelial y la biodisponibilidad de óxido nítrico (ver más abajo, NO•), lo que se manifiesta como una alteración de la vasorelajación dependiente del endotelio. Diversos estudios, realizados tanto in vitro como in vivo en modelos experimentales relevantes, indican que muchos de los procesos anteriormente mencionados (como oxidación de LDL y formación de ateromas) pueden ser FISICOQUÍMICA II

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retardados y/o inhibidos ante la presencia, sea por adición y/o istración, de compuestos antioxidantes. Por ejemplo, se ha observado que los polifenoles son capaces de retardar y/o de prevenir la oxidación de LDL in vitro, en sistemas tanto no celulares (LDL nativa aislada expuesta a condiciones pro-oxidantes) como celulares, y que logran hacer lo mismo in vivo, al ser istrados a animales que sirven como modelo de ateroesclerosis (ej. roedores genéticamente predispuestos a desarrollarla, y/o en animales alimentados con dietas aterogénicas). Se ha observado también que, in vivo, la istración directa (o vía suplementación dietaria) de dosis altas de ciertos polifenoles (y/o de extractos o mezclas de estos) puede ser efectiva también, no solo en retardar la oxidación de LDL, sino además, en prevenir diversos fenómenos proinflamatorios e inflamatorios que típicamente acompañan el daño oxidativo y al celular que precede, acompaña y/o conduce a la formación de ateromas. Es preciso aclarar, sin embargo, que el mecanismo a través del cual los polifenoles promoverían tales efectos no necesariamente esta limitado a la reconocida capacidad que estos tienen para interactuar en forma directa como atrapadores de especies reactivas. En efecto, las relativamente bajas concentraciones plasmáticas y tisulares (en tejidos) que se suelen alcanzar tras la ingesta de alimentos ricos en estos compuestos ha llevado al planteamiento de que, in vivo, la acción antioxidante de los polifenoles sería, muy posiblemente, ejercida a través de mecanismos que involucran (vía transducción de señales) una modulación de la expresión de aquellos genes que codifican para la síntesis de proteínas cuya actividad supone controlar la producción y/o la remoción de las especies reactivas involucradas en los procesos de oxidación que subyacen al desarrollo de enfermedades cardiovasculares, incluyendo la ateroesclerosis. Por ejemplo, ciertos polifenoles pueden contraponerse al estrés oxidativo induciendo la expresión genes que codifican para la síntesis de enzimas antioxidantes como superóxido dismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión-S-transferasa, glutatión reductasa, y sulfoxi-metionina-reductasa. A tal efecto (síntesis di novo) de los polifenoles se podría sumar la capacidad que tienen otros polifenoles para inducir la síntesis del tripéptido glutatión, principal antioxidante hidrosoluble de las células. Bajas concentraciones de algunos polifenoles son también capaces de inhibir, la expresión, la síntesis y/o la actividad de ciertas enzimas pro-oxidantes, involucradas en la generación de especies reactivas, tales como NADPH-oxidasa, xantina-oxidasa y mieloperoxidasa. Es muy posible que bajo condiciones in vivo, ambos tipos de acción, inducción de (expresión de genes) la síntesis de enzimas antioxidantes e inhibición de síntesis de enzimas pro-oxidantes, contribuyan a controlar la formación y acción de aquellas especies reactivas que actúan sobre blancos biológicos como LDL, y de otros blancos que en el marco de la teoría oxidativa serían claves en el desarrollo de aterosclerosis (y de otras enfermedades cardiovasculares) donde el estrés oxidativo cumple un rol importante. Como se mencionó anteriormente, junto a su carácter oxidativo, la aterosclerosis es una enfermedad que comprende una serie de eventos de naturaleza inflamatoria. Uno de los primeros eventos pro-inflamatorios asociados al desarrollo de ésta es el reclutamiento de monocitos desde la sangre al espacio sub-endotelial. Dicho evento depende de la expresión de moléculas de adhesión por parte de las células del endotelio vascular (como M-1 o monocyte FISICOQUÍMICA II

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chemoattractant protein-1, e ICAM-1 o intercellular adhesion molecule, involucrada en la unión de monocitos al endotelio vascular). Diversos estudios indican que varios de los polifenoles que se encuentran en frutas y verduras presentan propiedades anti-inflamatorias, inhibiendo ya sea la producción y/o secreción de tales moléculas y/o la actividad de enzimas pro-inflamatorias, como ciclo-oxigenasa COX-2 y mieloperoxidasa. Tales acciones anti-inflamatorias se observan in vitro a concentraciones de ciertos polifenoles que son comparables a aquellas que se alcanzan in vivo en el plasma de sujetos que han sido sometidos a dietas ricas en antioxidantes. En efecto, diversos estudios conducidos en modelos animales de ateroesclerosis indican que la istración sostenida de ciertos polifenoles promueve un efecto antiinflamatorio que a nivel vascular sería relevante para la prevención de la formación de ateromas. Por otra parte, se sabe que los eventos oxidativos e inflamatorios que afectan al endotelio vascular, al ser sostenidos en el tiempo, son conducentes a la pérdida de la función que tienen las células endotelio-vasculares para regular el tono vascular (esto es, el grado de contracción o de relajación que exhibe la musculatura lisa que rodea el vaso sanguíneo). Cuando el endotelio es “disfuncional” no sólo pierde su capacidad reguladora del tono vascular, sino también, sus propiedades anti-trombóticas (esto es, su capacidad para producir y liberar moléculas que inhiben la formación de trombos o coágulos) y sus propiedades antiadhesivas de los leucocitos y plaquetas. Los eventos de naturaleza oxidativa, inflamatoria y aterogénica que afectan a las células endoteliales se acompañan, y a su vez conducen a una “pérdida de la capacidad que tienen las arterias para aumentar el tono vascular”. Tal pérdida de función se traduce en una disminuida capacidad de respuesta ante la necesidad puntual de aumentar el flujo de sangre a un tejido/órgano determinado. Lo anterior se enmarca en una condición global que afecta al endotelio vascular referida como “disfunción endotelial” (DE). La DE, cuando se presenta antes del desarrollo de la lesión aterosclerótica, es interpretada como un marcador incipiente de enfermedad cardiovascular subclínica, y se considera que representa el “eslabón que une los factores de riesgo –hipertension arterial y dislipidemias- con la ateroesclerosis”. La agregación plaquetaria es uno de los primeros pasos en la formación de un coágulo sanguíneo. Tras su formación, éste puede ocluir a una arteria coronaria o cerebral, dando lugar a un infarto de miocardio o accidente cerebrovascular, respectivamente. Al respecto, cabe destacar la existencia de abundante literatura (estudios tanto en animales de experimentación como en voluntarios humanos) que muestra la habilidad de ciertos diversos polifenoles, y de ciertos alimentos ricos en tales compuestos, para inhibir la agregación plaquetaria. Tal efecto es potencialmente importante ya que se considera que la inhibición de la agregación plaquetaria es una efectiva estrategia en la prevención de diversas enfermedades cardiovasculares. Al respecto es ampliamente conocida la práctica de recomendar el consumo de bajas dosis de ácido acetil-salicílico (o aspirina) como una forma de reducir la probabilidad de agregación plaquetaria. El endotelio vascular tiene la capacidad para producir y liberar moléculas vaso-activas capaces de inducir la relajación del vaso sanguíneo, aumentando FISICOQUÍMICA II

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el flujo sanguíneo. Entre dichas moléculas destaca el óxido nítrico (NO•). Aunque el NO• es un radical libre, su reactividad biológica es muy baja, y como tal no induce daño biológico. La síntesis de NO• ocurre a través de la enzima óxido nítrico sintasa (NOS) que a partir del aminoácido L-arginina produce NO• y Lcitrulina (requiriendo NAD(P)H como cofactor y oxígeno). Cuando el NO• es producido por las células vasculo-endoteliales rápidamente difunde hacia las células musculares lisas (que en el vaso sanguíneo rodean a las primeras), donde por activación de la enzima guanilato ciclasa se induce la producción de GMPc (guanosin monofosfato cíclico). A través de una cascada de eventos, el aumento en GMPc se traduce en un efecto de relajación de la musculatura del vaso. La producción de óxido nítrico endotelial también inhibe la adhesión y la agregación plaquetaria, lo que se traduce en una menor probabilidad de formación de coágulos en la sangre. Diversos estudios conducidos tanto en animales de experimentación como en voluntarios humanos dan cuenta de que la ingesta de alimentos ricos en ciertos polifenoles (ver mas abajo) produce un aumento en la producción endotelial de NO• y a través de ello, una significativa vasodilatación. Desde un punto de vista de la salud cardiovascular, una vasodilatación inducida por el consumo de ciertos alimentos podría ser particularmente beneficiosa en individuos que exhiben un grado incipiente de disfunción endotelial (y en aquellos que muestran un grado moderado de hipertensión arterial). Es preciso aclarar que no todos los polifenoles promueven dicho efecto vasodilatador. Particularmente efectivos son las catequinas del cacao (y productos como chocolate amargo que presenten un contenido de cacao, a lo menos superior al 60% y una demostrada alta concentración de tales polifenoles). Tanto la oxidación de LDL como la acumulación de células espumosas en el subendotelio, conducentes a la formación de placas ateromatosas, constituyen eventos que tienen lugar normalmente y en forma continua a lo largo de nuestra vida. Sin embargo, el proceso de formación de ateromas se ve acelerado bajo condiciones en las cuales la velocidad de generación de especies reactivas supera a la velocidad con que nuestro organismo se contrapone a la generación y/o acción de tales especies. Junto con reducir la ingesta de aquellos alimentos que aceleran el proceso de formación de ateromas (aquellos ricos en colesterol y en grasas saturadas), es posible retardar dichos procesos aumentando la ingesta de aquellos alimentos que más concentran y aportan antioxidantes al organismo. En efecto, numerosos ensayos clínicos y evidencias epidemiológicas muestran una asociación inversa entre la ingesta de alimentos ricos en antioxidantes (particularmente en polifenoles) y el riesgo relativo que muestran las poblaciones estudiadas para desarrollar manifestaciones clínicas de ateroesclerosis y de la morbi-mortalidad asociada a dicha enfermedad.

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CONCLUSIONES Llamamos antioxidantes a un grupo muy amplio de sustancias, presentes en su mayoría de manera natural en alimentos de origen vegetal. Estos compuestos se pueden ver desde dos puntos de vista. El primero fue el que imperó durante décadas y consiste en aislarlos de sus fuentes naturales para su uso como aditivos para evitar el deterioro de los alimentos. El segundo enfoque se ha desarrollado durante las últimas dos décadas e insiste en el efecto que estos antioxidantes, tomados dentro de un alimento, y como parte de una dieta sana, podrían tener combatiendo el exceso de radicales libres de nuestro organismo y favoreciendo, por tanto, un estado global de salud. Este enfoque nos abre un camino muy prometedor para los próximos años y tal vez en breve podamos tener una información aún más clara sobre la relación entre oxidación y antioxidación, salud y enfermedad. La OMS define a la salud a ese estado de completo bienestar físico, mental y social. Es decir, el concepto de salud trasciende a la ausencia de enfermedades y afecciones. Por lo tanto el estilo de vida (conjunto de comportamientos que desarrolla una persona), puede ser beneficioso o nocivo para la salud. Los antioxidantes han de formar parte de nuestro hábito alimenticio si queremos que nuestro organismo se cuide a si mismo y cuide de nosotros por muchos años.

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REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: https://www.uv.es/ceaces/base/fuentes/TIPOS.htm

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