Fx Y Luxaciones

Introducción

Los carotenoides, como clase de pigmentos liposolubles presentes en

distintos organismos, fueron conocidos como entidad química 100 años

antes de que Karrer preparara, en 1931, el primer concentrado de vitamina

A a partir de fuentes naturales. Aunque a lo largo del S. XIX existe

un cúmulo de información sobre la presencia y detección de carotenoides,

se produce el aislamiento de “carotenos” (Wackenroder, 1831) y

se acuña el término “xantofila” para el “pigmento amarillo” de las hojas

en otoño (Berzelius, 1837), no es hasta 1906 cuando Tswett describe la

primera separación por cromatografia en columna de pigmentos vegetales

(clorofilas, carotenos y xantofilas), y a quien se debe el concepto de

“carotenoides” (Isler, 1971). En 1909, Stepp observó que los ratones blancos,

sometidos a un régimen completo pero carente de sustancias solubles

en alcohol y éter, no podían sobrevivir. Poco después, McCollum y

Davis (1913) describen un factor liposoluble en la grasa de mantequilla,

posteriormente caracterizado como vitamina A, necesario para estimular

el crecimiento de las ratas alimentadas con una dieta incompleta. Dado

que algunos extractos de plantas coloreadas tenían efectos similares,

se pensó que estos pigmentos podían ser transformados biológicamente

en vitamina A (retinol), hecho que fue demostrado por Moore en 1930,

coincidiendo con la elucidación de las estructuras del retinol y los carotenoides

por Karrer (Stepp y cols., 1939; Machlin, 1984; Olson, 1992). Setenta

años después, los carotenoides siguen constituyendo la principal ,

si no la única, fuente de vitamina A para casi tres millones al año de niños

menores de cinco años afectos de xeroftalmía y más de 250 millones

con deficiencia moderada o severa de vitamina A (WHO, 1998).

Los carotenoides son un grupo de pigmentos liposolubles de origen

vegetal presentes en el organismo humano, tanto en sangre como

en tejidos. El hombre no los puede sintetizar “de novo” aunque sí puede

transformar algunos de ellos, al menos parcialmente. Los carotenoides

presentes en el organismo se obtienen mediante la dieta, fundamentalmente

a partir de frutas y hortalizas, en pequeña proporción

a partir de fuentes animales y a través de los aditivos alimentarios

(Bauerfeind, 1981).

Desde el punto de vista nutricional y fisiológico, el interés de los

carotenoides se ha debido a su actividad provitamínica-A (aproximadamente

el 10% de los más de 600 identificados en la naturaleza). En

las últimas décadas, el hallazgo de otras actividades biológicas, y la relación

con la incidencia de ciertas enfermedades (cáncer, cardiovasculares,

cataratas, maculopatía senil, etc.) ha aumentado el interés por

estos compuestos.

La caracterización y cuantificación del mayor número de carotenoides,

en el organismo humano y en alimentos es esencial para una

mejor interpretación de los estudios epidemiológicos que relacionan

dieta y salud. Sin embargo, no hay que olvidar que esta asociación es

muy compleja dado el origen multifactorial de estas enfermedades. La

dieta es sólo uno de los potenciales factores implicados y los individuos

no presentan un mismo riesgo frente al desarrollo de las enfermedades

crónicas o degenerativas. No obstante, el potencial efecto

beneficioso sobre la salud de un aporte elevado de carotenoides específicos

junto con las posibilidades de las prácticas agrícolas (ej. eligiendo

variedades), biotecnológicas (ej. alimentos transgénicos) y de

tecnología alimentaria (ej. desarrollo de alimentos funcionales) hacen

que el estudio de los carotenoides y su posible impacto sobre la salud

constituya un reto para el futuro.

12 Begoña Olmedilla, Fernando Granado e Inmaculada Blanco

Estructura química.

Propiedades físicas y químicas

El término carotenoides designa a compuestos isoprenoides (tetraterpenos)

generalmente de 40 carbonos. Su estructura básica es lineal,

simétrica e invertida en el centro, y puede estar modificada mediante

hidrogenación, deshidrogenación, ciclación, isomerización,

oxigenación, etc., dando lugar a una gran variedad de estructuras (Figuras

1 y 2). Presentan como característica estructural un sistema con-

Figura 1

Esquema general de la ruta biosintética de carotenoides

jugado de dobles enlaces. Este grupo cromóforo es el responsable de

que los carotenoides absorban energía lumínica en la región visible del

espectro y por tanto de su fuerte capacidad colorante. La longitud de

onda máxima a la que absorben dependerá, entre otros factores, del

número de dobles enlaces conjugados y de la existencia de anillos cerrados

en la molécula (Zechmeister, 1944, 1962).

Actualmente han sido aislados y caracterizados más de 600 CAROTENOIDES,

que atendiendo a su composición química, se pueden

dividir en dos grupos: CAROTENOS o compuestos hidrocarburados

(menos del 10%) y XANTOFILAS u oxicarotenos, que presentan oxí-

14 Begoña Olmedilla, Fernando Granado e Inmaculada Blanco

Figura 2

Estructura y denominación de los principales carotenoides

presentes en suero humano

Carotenoides y salud humana 15

geno en su estructura, generalmente en los anillos terminales. Debido

a la presencia de dobles enlaces, los carotenoides se presentan en distintas

formas geométricas (isomería cis/trans o “Z/E”), que se pueden

interconvertir por acción de la luz, energía térmica o química. Recientemente,

el interés en las formas “cis” se debe al papel biológico

de los “cis-retinoides” y la posibilidad de semejante función en los carotenoides

o su actividad como precursores de aquellos.

Debido a su naturaleza, los carotenoides son solubles en disolventes

apolares y su grado de solubilidad dependerá de los grupos sustituyentes

de la molécula (–OH, –C=O, etc.), propiedad que se utiliza

para los procesos de extracción y purificación de los mismos. Los carotenos

son muy solubles en eter de petróleo y hexano, mientras que

las xantofilas se disuelven mejor en metanol o etanol. En general, los

carotenoides son sensibles a la luz, oxígeno, calor, ácidos y peróxidos.

La estabilidad depende de diversos factores, entre los que destaca el

oxígeno, en cuya presencia las reacciones más frecuentes son la isomerización

y la fragmentación. En presencia de oxígeno, se produce

una degradación oxidativa, a menudo paralela a la oxidación de lípidos.

La tasa de oxidación depende de la presión parcial de oxígeno, actividad

del agua y temperatura. Los carotenoides, en general, son más

estables en sistemas con elevado grado de insaturación, ya que el propio

sistema acepta más fácilmente oxígeno y radicales libres, antes que

el carotenoide. Inversamente, en sistemas con lípidos saturados los carotenoides

presentan mayor inestabilidad. En consecuencia estos compuestos

pueden actuar como prooxidantes o antioxidantes dependiendo

del sistema donde se encuentren.

Propiedades físicas y químicas más importantes de los carotenoides

incluyen: insolubilidad en agua, unión con superficies hidrofóbicas,

absorción lumínica, atenuación del nivel energético (“quenching”)

de los singletes de oxígeno, bloqueo (“scavenging”, “trapping”) de las

reacciones mediadas por radicales libres, y ser fácilmente isomerizables

y oxidables.

Carotenoides y salud humana 17

Biodisponibilidad:

absorción, metabolismo y eliminación

Alrededor de 40-50 carotenoides estan disponibles en la alimentación

para ser absorbidos, metabolizados o utilizados por el organismo

humano. Una cantidad apreciable puede absorberse mediante difusión

pasiva por la mucosa intestinal, siendo incorporada sin modificar

en los quilomicrones y secretada al torrente circulatorio (Erdman y

cols, 1993; Parker, 1996). En el suero humano, se han identificado alrededor

de 34 carotenoides, incluyendo 13 isómeros y 8 metabolitos

(Khachick y cols, 1992; 1997). De ellos, luteína, zeaxantina, licopeno,

β-criptoxantina, α- y β-caroteno, representan cerca del 90% o más de

los carotenoides circulantes en el hombre (Bieri y cols, 1985). Dada su

ausencia en suero y tejidos, se ha considerado que epoxi-carotenoides

como violaxantina y neoxantina, presentes de forma abundante en frutas

y hortalizas, no eran absorbidos a partir de la dieta, posiblemente

por su destrucción en el tracto gastrointestinal. Sin embargo, recientemente

se ha demostrado que el 5-6-epoxy-β-caroteno es absorbido

tanto a partir de suplementos como de fuentes dietéticas (Barua, 1999).

Los carotenoides se ingieren con la dieta en forma libre, como ésteres

o unidos a proteínas. En la parte alta del intestino se incorporan

a las micelas lipídicas junto con ésteres de retinilo, triglicéridos, fosfolípidos

y ésteres del colesterol que serán objeto de

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