Ines Urquiaga - PAM

Seminario Internacional 2007
“Alimentación Mediterránea y Salud: Aplicación en Chile”
Centro de Extensión, Universidad Católica
25 de enero de 2007
Los Antioxidantes en las Dietas Mediterráneas
Inés Urquiaga
Programa Alimentario Mediterráneo en Chile
Pontificia Universidad Católica de Chile
iurquiaga@bio.puc.cl
Estrés Oxidativo y Antioxidantes
DAÑO CELULAR INDUCIDO POR ROS
ENFERMEDADES CRÓNICAS
ASOCIADAS A ESTRÉS OXIDATIVO
•Ateroesclerosis
•Artritis Reumatoídea
•Cancer
•Diabetes
•Enfermedades coronarias
•Enfermedades Neurodegenerativas
•Enfermedades Respiratorias
•Inmunodeficiencias
•Enfermedades Inflamatorias
Medio Ambiente
AOX
O2
Estructuras biológicas
AOX
AOX
ROS
Defensas Antioxidantes de los Seres
Humanos
Enzimas
- catalasa
- glutation peroxidasas
- superoxido dismutasa
h
h Antioxidantes
no Enzimáticos
- glutation
- urato
- ubiquinol
- proteínas plasmáticas
- carotenoides
- vitamina C
- vitamina E
- polifenoles
- flavonoides
- antioxidantes sintéticos
Antioxidante Dietario
(definición)
Un antioxidante dietario es una sustancia
presente en los alimentos que disminuye
significantivamente los efectos adversos de las
especies reactivas del oxígeno, del nitrógeno, o
de ambas sobre las funciones fisiológicas
normales en humanos.
Food and Nutrition Board, Institute of
Medicine, USA, 1998
Fuentes de Antioxidantes en las
Dietas Mediterráneas
Los Antioxidantes en las Dietas Mediterráneas
Provienen de:
•
•
•
•
•
•
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
¿Dietas Mediterráneas?
Los 10 alimentos más comúnmente utilizados en
los países que bordean el mar mediterráneo son:
– Olivas
ESPECIAS
– Aceite de oliva
– Ajo
– Limones
– Naranjas
– Tomates
– Garbanzo
– Berenjenas
– Pimiento
– Hinojo
–
Orégano
Romero
Menta
Laurel
Tomillo
Salvia
Albahaca
Canela
Alcaparra
Comino
Azafrán
Capacidad Antioxidante
Halvorsen AJCN 2006
Alimentos con la más alta capacidad antioxidante
por 100 g
Clavo
Oregano
Jenjigre
Canela
Curcuma
Nueces
Albahaca
13 especias;
8 frutas y vegetales5 berries-.
Alimentos con la más alta capacidad antioxidante
por porción
Mora
Nueces
Frutillas
Alcachofa
Arandano
Café
Frambuesa
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 alfatocoferol.
• 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 tioredoxina
reductasa.
Ingesta de vitamina C, vitamina E y
carotenoides en la dieta española
Vitamina C
Vitamina E
α-Caroteno
β-Caroteno
Licopeno
Luteina
β-Criptoxantina
Zeaxantina
152 mg/d
10,4 mg/d
263,4 µg/d
1993,6 µg/d
2087,2 µg/d
770,7 µg/d
635,3 µg/d
132,7 µg/d
70-230
4-16
80-400
1200-2400
1100-2800
350-1000
200-1000
60-200
EPIC, 41.446 voluntarios hombres y mujeres,29-69 años,
García-Closas,BJN 2004
de 3 regiones del norte y 2 del sur de España.
Fuentes de vitamina C, vitamina E y
carotenoides en la dieta española
García-Closas,BJN 2004
Vitamina C
Vitamina E
α-Caroteno
β-Caroteno
Licopeno
Luteina
β-Criptoxantina
Zeaxantina
Frutas (naranjas)51%;
Frutos vegetales (tomate y pimiento) 20%
Aceites vegetales (oliva 14%;maravilla 26%) 40%
Frutas no cítricas 10%
Nueces y semillas 8%
Tubérculos (zanahoria) 82%
Vegetales de hoja verde (espinaca) 28%
Tubérculos (zanahoria) 24%
Frutos vegetales (tomate) 22%
Frutos vegetales (tomate) 72%
Vegetales hoja verde (acelga, lechuga) 64%
Frutas cítricas 20%
Frutas cítricas 43%
Vegetales de hoja verde 20%
Dieta española
García-Closas, BJN 2004
FRUTAS
51% Naranjas y manzanas
VERDURAS
47% Tomate y lechuga
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.
ESTUDIO DE INTERVENCION
Estudio de intervención de dieta en dos grupos de 21 jóvenes hombres
para lo que se diseñaron dos dietas experimentales:
DIETA OCCIDENTAL
(Dieta similar a la de EEUU en las últimas décadas)
DIETA MEDITERRANEA
(Dieta con las características de los países mediterráneos)
Componentes de la Dieta Experimental
aceite (32 ml oliva/32 ml maravilla)
7
fibra (44/12)
6
frutas y verduras (675/246)
5
mediterránea
4
carnes rojas (72/209)
3
carnes blancas (157/74)
2
papas (117/230)
occidental
pan, cereales y
legumbres (311/261)
1
0
200
400
600
Gramos/día
800
1000
Ingesta de antioxidantes en las dietas
Occidental
Mediterránea
246
675
32 maravilla
32 oliva
Vitamina E (mg/d)
23,9
13,9
Vitamina C (mg/d)
110
232
Caroteno (RE/d)
247
1423
Frutas y verduras (g)
Aceite (ml)
Concentración de antioxidantes en el plasma
Occidental
Mediterránea
Vitamina E (µM)
27,4
19,9
Vitamina C (µM)
32,5
54,1
Caroteno (µM)
0,21
0,49
Efectos Biológicos del
Consumo 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
Vitamina C y Daño Oxidativo
140
Vitamin C ( µM)
120
100
80
p = 0.02
60
R = 0.15
40
20
0
-10
0
10
8 OH-dG /105 dG
20
30
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
HC CHCOOH
COOH
HO
OH
OH
OH
OH
♦acidos fenólicos (ácido gálico) y cinámicos (ácido caféico)
CH2CH2OH
♦derivados de tirosina (tirosol)
OH
♦estilbenos (resveratrol)
OH
HO
♦flavonoides
OH
•flavonas (apigenina)
•flavonoles (miricetina, quercetina)
•flavanoles (catequina)
R
OH
O
HO
R'
OH
OH
O
R
OH
♦antocianinas (malvidina)
+
O
HO
R'
R
OH
OH
OH
♦taninos condensados (procianidinas)
O
HO
R'
OH
OH
n
Polifenoles son la clase de fitomicronutrientes
mas compleja en los alimentos
OH
O
COOH
OH
HO
HO
O
O
H
HO
COOH
H
OH
OH
O
H
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
HO
O
Phenolic acids
C6-C3 ou C6-C1
O
OH
OH
OH
OH
HO
O
OH OH
O
O
OH
OH
HO
O
HO
O
flavonoids
C6-C3-C6
OH
OH
HO
HO
OH
OH
OH
O
OH
OH
Esterification
OH
OH
OH
CH2OH
OH
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
Glycosylation
Flavonols
Isoflavones
Catechins
Anthocyanins
•
Flavanones
Proanthocyanidins
OH
Polymerization
Varios cientos de moléculas
descritas en alimentos
(Scalbert et al. 2000)
Polifenoles en alimentos y bebidas
Polyphenols (mg/100 g FW or 100 ml)
0
Potatoe
Tomato
Lettuce
Onion
Apple
Cherry
Whole wheat meal
Orange juice
Red wine
Coffee
Black tea
Chocolate
100
200
300
400
500
Phenolic acids
Flavonols
Catechins
Proanthocyanidins
Anthocyanins
Flavanones
(Scalbert et
Williamson, 2000)
• Los polifenoles estan presentes en la mayoria de los
alimentos de origen vegetal
• Alimentos contienen uno o varios tipos de polifenoles
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
Frutas y Verduras
Aceite de Oliva
Extra Virgen
Vino
Polifenoles en las dietas experimentales
Occidental
Mediterránea
Frutas y verduras (g)
246
675
Papas (g)
230
117
Polifenoles totales (mgEAG)
406
1113
Polifenoles totales (mgEAG)
+ papas
746
1283
Polifenoles café (mgEAG)
170
170
Polifenoles totales (mgEAG)
+ papas + café
916
1453
Polifenoles vino (mgEAG)
440*
440*
Polifenoles totales (mgEAG)
+ papas + café + vino tinto
1365
1893
Polifenoles estan principalmente en
frutas….
… que fruta?
Arandano;grosella;frutilla;mora;grosella;sauco;mora;cereza;frambuesa;arandano
38 28
27 21
Papaia
Fig
Banana
Persimmon
40
Mango
54
Kiwi
0
57 54
Pear (n=3)
Peach
Apple (n=28)
100
Pomegranate
193
Strawberry (n=9)
211 211
Raspberry (n=5)
200
Cherry (n=7)
231
Plum (n=6)
Gooseberry, white
Blueberry (n=9)
Wild raspberry
Sour cherry
300
Blackberry (n=3)
Elderberry
White currant
Wild blackberry
400
Wild strawberry
500
Red currant
700
Black currant
Wild bilberry
mg / 100 g
Polifenoles en frutas
645 641
600
475
424 411
408
330
294 292 291
280
179
111 98
La manzana tiene una concentración
promedio de polifenoles de 100 mg/100 g ...
… es siempre igual?
59 y 158 mg/100g
En las diversas frutas hay distintas clases
y cantidades de polifenoles.
Dentro de un mismo tipo de fruta, hay una
gran 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
Compuestos fenólicos en aceite de oliva virgen
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.
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
• Polifenoles totales : vino tinto 1,20 - 4,06 g/L EAG
vino blanco 0,16 - 0,33 g/L EAG
♦ACIDOS: Hidroxibenzoicos (gálico) y Cinámicos (caféico)
♦FLAVONOIDES
FLAVONOLES (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.
Efecto de la ingesta de vino tinto sobre
los lipoperóxidos plasmáticos postprandiales
ROOH
(µM)
Comida rica en grasas
9
6
Id. + 250 ml de vino tinto
3
0
0
1
Boveris modif de Ursini y Sevanian, 2001
2
3
4
Tiempo (horas)
5
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)
EFECTOS DE LOS POLIFENOLES
• 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 )
Effects on mammalian enzyme systems
Middleton et al, Pharmacol Rev 2000
A. Kinases
B. Phospholipase A2
C. ATPases
D. Lipoxygenases and
cyclooxygenases
E. Phospholipase C
F. Cyclic nucleotide
phosphodiesterase
G. Adenylate cyclase
H. Reverse transcriptase
I. HIV-1 proteinase
J. HIV-1 integrase
K. Ornithine decarboxylase
L. Topoisomerase
M. Glutathione S-transferase
N. Epoxide hydrolase
O. Glyoxalase
P. Xanthine oxidase
Q. Aromatase
R. 11-b-Hydroxysteroid dehydrogenase
S. Catechol-O-methyltransferase
T. Aldose reductase
U. Monoamine oxidase (FAD-containing)
V. Aldo-keto-reductase family of enzymes
W. Hyaluronidase
X. Histidine decarboxylase and DOPA decarboxyl.
Y. Malate dehydrogenase
Z. Lactic dehydrogenase and pyruvate kinase
AA. Aldehyde and alcohol dehydrogenases
BB. Amylase
CC. RNA and DNA polymerases
DD. Human DNA ligase I
EE. Ribonuclease
FF. Sialidase
GG.Cytochrome P450 systems
HH. Elastase
II. Nitric-oxide synthase
JJ. ECA
Efecto de los Polifenoles sobre la
Función Endotelial
• eNOS
- Aumentan su actividad
- Aumentan su expresión
•Proteción Antioxidante
arginine + O2
NADPH
eNOS
NADP+
NO:
Principal regulador de la presión arterial,
Vasodilatador, acción antitrombótica.
citrulline + NO. + O.2
ONOO
Hyperhomocysteinemia
Estrogen deficit
Hypercholesterolemia
(oxidized LDL)
Hypertension
Smoking
Diabetes
.
NO
DISFUNCION ENDOTELIAL
ATEROESCLEROSIS
Función Endothelial en un Estudio de Intervención de
Dieta y Vino
12
b
ab
10
Percent diameter
diameter change
change
Percent
b
b
8
a
6
a
time
4
a
a
DIET
WHITE W
2
RED W
0
MUFA
PUFA
F&V
Efecto de un extracto de polifenoles de vino tinto sobre la
expresión de la eNOS en células endoteliales humanas
Leikert et al, Circulation, 2002
Efecto de un extracto de polifenoles de vino tinto sobre la
producción de NO en células endoteliales humanas
Leikert et al, Circulation, 2002
La enzima eNOS, óxido nítrico sintetasa endotelial,
genera óxido nítrico (NO), pero el NO se degrada en
ausencia de antioxidantes
arginina + O2
NADPH
eNOS
NADP+
citrulina + NO. + O.2
ONOO
Polifenoles Antioxidantes
Polifenoles y longevidad
•
La sobreproducción y activación de la enzima sirtuina
(Sir2, levaduras), que acetila histonas y otras
proteínas, en condiciones de nutrición normales,
prolonga el lapso de vida (levaduras y Caenorhabditis
elegans).
•
Polifenoles presentes en el vino y otros vegetales,
aproximadamentes 15 (resveratrol y quercetina), son
activadores de la enzima, Sirtuina, de levadura y
humana.
Polifenoles
Activan Sir2
Prolongan Lapso de Vida
Consideraciones finales
El 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. Sin
embargo, 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.