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