V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética FOLATOS: DEL ALIMENTO A LA FUNCIONALIDAD Y LA SALUD ÓPTIMA Gaspar Ros Berruezo Catedrático de Nutrición y Bromatología Facultad de Veterinaria. Universidad de Murcia María José Bernal Cava. Ana Belén Olivares García. Becarias del proyecto QLK1-1999-00576 (Folate: from food to functionality to optimal health – FOLATEFUNCHEALTH-) por su colaboración. Resumen Los folatos son actualmente objeto de numerosos estudios relacionados con su disponibilidad ya que modulan riesgos de enfermedades, defectos de nacimiento (síndrome de Down), enfermedades cardiovasculares/derrames cerebrales, y posiblemente cáncer de colon, además de otros ya conocidos efectos preventivos frente a malformaciones en el desarrollo del tubo neuronal de los recién nacidos o de algunos tipos de anemias. El objetivo del proyecto Europeo titulado FOLETEFUNCHEALTH, no es otros que poner en común la información existente sobre los folatos para conjuntar el interés común de los consumidores Europeos sobre su salud y comerciales para las empresas de alimentación. Qué son los folatos? Folatos es el nombre genérico de un número de compuestos que tienen actividad similar al ácido fólico (ácido pteroilglutámico o PGA) que están envueltos en reacciones de transferencia de carbono. El ácido fólico es un compuesto sintético usado en la suplementación y enrriquecimiento de alimentos por su estabilidad y por llegar activo al intestino después de su reducción. Sin embargo, en los alimentos de la dieta encontramos principalmente folatos naturales o reducidos, por ejemplo derivados de tetrahidrofolato, tal como el 5-metiltetrahidrofolato, 5-formil-tetrahidrofolato y 5,10-metilen-tetrahidrofolato. Normalmente éstos son naturales, y existen principalmente como pteroilpoliglutamatos, con 9 moléculas de glutamato unida a un anillo de pteridina. La función de los folatos es en forma de coenzima en múltiples reacciones de aceptación, procesos redox y transferencia de unidades de un carbono, incluyendo nucleotidos y ciertos aminoácidos. Los procesos metabólicos que requieren folatos están influidos por la ingesta de folatos, ingesta de otros nutrientes esenciales, incluyendo vitamina B12 y B6, así como las moléculas que tienen un polimorfismo genético común. Las estimaciones de los requerimientos de folatos han sido basadas en la ingesta, asociada con el mantenimiento de concentraciones de folatos normales en plasma y eritrocitos y con un test funcional que refleja anormalidades en reacciones folatos dependientes. 10 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética En 1998, dos eventos intensificaron el enfoque de la ingesta de folatos (Lewis y col., 1999). Primero, la necesidad de regular la fortificación de ciertos productos de granos de cereal con folatos (en la práctica, ácido fólico sintético) (FDA, 1996a). La discusión sobre la fortificación de alimentos suministrada por el ácido fólico sintético comienza en el año 1990 cuando la Food and Drug Administration (FDA) y otros servicios públicos de salud revisaron la relación entre los folatos y la incidencia de defectos del tubo neural (FDA 1996b). Segundo, la National Academy of Sciences Intitute of Medicine (IOM) publicaron un informe estableciendo los requerimientos de ingesta dietéticas (RDIs) para folatos así como para otras vitaminas del grupo B (FNB, 1998). Las RDI para folatos que han sido desarrolladas recientemente están basadas principalmente en los estudios en los cuales la concentración de folato eritrocítico era considerada el mayor indice de adecuado nivel (Bailey and Gregory, 1999). METABOLISMO Absorción Los folatos en los alimentos principalmente se presentan como poliglutamatos por lo que necesitan ser hidrolizados por la enzima conjugasa (γ -glutamilhidrolasa, EC 3.4.22.12) antes de ser absorbidos. En humanos el primer lugar de desconjugación es la membrana del borde en cepillo de la mucosa yeyunal (Chandler y col., 1986). Los monoglutamatos son entonces transportados a través de la membrana del borde en cepillo por un mediador de transporte activo dependiente de energía, aunque altas concentraciones de folatos también puede tener lugar mediante difusión pasiva (Halsted, 1990). Los folatos de la dieta son entonces reducidos produciendo derivados tetrahidrofolatos que son metilados en las células de la mucosa antes de entrar en la circulación portal como 5-metil-tetrahidrofolato. Aproximadamente entre el 10% y 20% del monoglutamato es retenido en el hígado y el resto es distribuido a otros tejidos (Gregory, 1995). Los folatos experimentan una circulación enterohepática y presentan una vida media alrededor de 100 días (Gregory, 1997). Por tanto, bajo condiciones normales el 5-metil-tetrahidrofolato (como monoglutamato) es solo la forma presente en plasma, principalmente unido a proteínas. Alrededor de 50% de los folatos almacenados en el cuerpo, estimado en 13-28 mg, se considera que están presentes en el hígado (FNB, 1998; European Commission, 2000). Biodisponibilidad La biodisponibilidad de las formas de folatos del alimento ha sido estimada en 50% (Sauberlich y col., 1987). El ácido fólico ingerido con el alimento es 85% biodisponible pero los folatos en los alimentos son solo un 50% biodisponibles, el ácido fólico ingerido con el alimento es 85/50 veces más disponible que los folatos. La biodisponibilidad de los monoglutamatos puede variar entre el 70 y 120% con respecto al ácido fólico (100%) (Tamura y Stokstad, 1973). Los monogluamatos son enteramente absorbidos en el yeyuno. Para hacer una buena evaluación de los estudios de biodisponibilidad, se necesita más información sobre el contenido de folatos en los alimentos (Konings, 1999). Para incrementar la ingesta de folatos, tres estrategias pueden ser consideradas, usar suplementos de ácido fólico, consumo de alimentos fortificados en ácido fólico y consumo de alimentos ricos en folatos. Sin embargo, la efectividad de esas intervenciones y en especialmente la biodisponibilidad de los folatos en los alimentos está bajo discusión (Cuskelly y col., 1996). 11 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética Una variedad de diseños experimentales se ha usado para evaluar la biodisponibilidad en humanos, esto incluye bioensayos con medidas de incremento en plasma, células rojas y en la orina de folatos en respuesta a un test simple o de dosis múltiple, así como técnicas de isótopos basados en la recuperación de folatos marcados o metabolitos en orina después de la dosis del test (Gregory, 1995). En sujetos con un estado bajo de folatos, estos son transportados desde el plasma a las células más rápidamente y en menor cantidad se excretan los folatos por la orina. El ratio de absorción podría estar influido por condiciones patológicas (por ej., malabsorción) o condiciones fisiológicas tales como crecimiento, embarazo y lactancia. Otros factores con un efecto en la absorción pueden incluir la matriz del alimento, el valor de pH en la superficie de la mucosa yeyunal, el tiempo de tránsito intestinal, o la inhibición de la actividad de la γ-glutamilhidrolasa por compuestos no conocidos del alimento (Gregory, 1995). En humanos el intestino es expuesto a dos fuentes de folatos: a una fuente dietética donde la vitamina es absorbida en el intestino delgado, y una fuente bacteriana del intestino grueso, donde la vitamina es sintetizada por la flora microbiana normal y absorbida en el intestino grueso (Said y col., 2000). En un estudio realizado por Houghton y colaboradores (1997) se sugiere que el consumo de polisacáridos no-almidonados esta significativamente asociado con las concentraciones de folatos séricos (P<0.001). Por cada gramo de incremento de polisacáridos no almidonados ingeridos se incrementa un 1.8% la concentración de folato sérico. En resumen, nosotros proponemos que un incremento de la ingesta de polisacáridos no almidonados puede promover la biosíntesis intestinal de folatos, suministrando una estrategia complementaria para realzar los folatos en humanos. ALTERACIONES POR DÉFICIT DE FOLATOS La ingesta adecuada de folatos es vital para la división celular y la homeostasis debido al papel esencial de las coenzimas folato en la síntesis de ácidos nucléicos, regeneración de la metionina, y en el transporte, oxidación y reducción de unidades de un carbono requeridas para el normal metabolismo y regulación (Wagner, 1995). La distribución de las coenzimas folato in vivo depende primariamente de la cantidad y biodisponibilidad de folatos ingeridos y del ratio de pérdidas por rutas urinarias y fecales y a través del catabolismo. Durante periodos de inadecuada ingesta de folatos o malabsorción, los cambios bioquímicos asociados con un inadecuado status de folatos permite el comienzo de anormalidades en el metabolismo de un carbono. Estas anormalidades (por ejemplo, hiperhomocisteinemia o hipometilación del ADN) pueden resultar en consecuencias deletorias, incluyendo el riesgo de aumento de ciertos tipos de enfermedades crónicas (Boushey y col., 1995, Mason 1999) y desórdenes del desarrollo como defectos del tubo neural (Scott y col., 1995). 1.- Enfermedades cardiovasculares Las enfermedades cardiovasculares constituyen el principal grupo de enfermedades con mayor prevalencia en países desarrollados. Muchos estudios sugieren que la homocisteína en el plasma es un factor de riesgo para dichas enfermedades (Boushy y col., 1995) La homocisteína es un aminoácido sulfidrilo derivado de la demetilación metabólica de la metionina de la dieta, la cual es abundante de las proteínas de origen animal. Los niveles normales de homocisteína sérica se encuentran en un rango de 5 a 15 µmol/L (Still y McDowell, 1998, Refsum, y col., 1997) y mayores valores en ayuno son clasificados como 12 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética hiperhomocisteinemia moderada (16-30), hiperhomocisteinemia severa >100 µmol/L. hiperhomocisteinemia intermedia (31-100) e Actualmente, se ha sugerido que alrededor de dos tercios de las hiperhomocisteinemias son debidas a unos inadecuados niveles de una o más de las vitaminas B9 o ácido fólico, B6 y B 12. Los folatos, en la forma de 5-metil-tetrahidrofolato, es un co-sustrato obligatorio en la conversión de homocisteína en metionina mediante la metionina sintetasa. Consecuentemente la deficiencia de folatos, por la causa que sea, decrece la conversión de homocisteína a metionina, con el resultado del incremento de las concentraciones serológicas de homocisteína. Se ha estimado que, bajo condiciones normales, aproximadamente la mitad de toda la homocisteína disponible es metabolizada a través de la remetilación (Mudd y Poole, 1975) Un estudio realizado en hombres sanos, de mediana edad demuestra que una estado moderado o alto de folatos provoca un incremento en la reducción en la incidencia de casos coronarios agudos (Voutilainen y col., 2000). 2.- Carcinogénesis Una inadecuada ingesta también ha sido implicada en el desarrollo o realce de ciertos tipos de cáncer. Las hipótesis propuestas respecto al papel de los folatos en la carcinogénesis relacionan la estructura del ADN, estabilidad y regulación transcripcional; lo que incluye un aumento de la susceptibilidad a la rotura de la hebra de ADN, misincorporación del uracilo e hipometilación en el ADN. Esta misincorporación del uracilo que se observa en el déficit de folatos va acompañada por un aumento en la frecuencia de micronucleo celular, una medida del daño del ADN y del cromosoma (Blount y col., 1997). Por otro lado, las reacciones de metilación son requeridas para la biosíntesis de muchos e importantes productos, pero la metilación del ADN se ha demostrado que regula la expresión de los genes en eucariotas. La extensión de la metilación varia en genes específicos de un tejido a otro y cambian durante el desrrollo. Se ha observado que en muchos casos la baja metilación favorece la expresión de los genes mientras que el aumento de la metilación está relacionado con el silenciamiento genético (Wagner, 1995). 3.- Prevención de defectos del tubo neural La epidemiología de los defectos del tubo neural (DTNs) demostró que factores medioambientales causan un incremento en la prevalencia de DTNs durante periodos de escasez y hambre. Este hecho sugirió que la deficiencia de algunos nutrientes en la dieta era importante en la patogénesis de la lesión producida en dichas enfermedades, entre los que destaca el ácido fólico o folatos y la cobalamina, dos sustancias estrechamente relacionadas (Scott y col., 1995). La reducción del riesgo de defectos del tubo neural por la suplementación ha sido definitivamente mostrado por ensayos de intervención controlada como se informó previamente (Scott y col. 1995). El mecanismo por el cual una ingesta adecuada de folatos reduce el riesgo de defectos en el tubo neural durante la crucial fase de desarrollo embriónica del mismo es desconocido. No obstante, aumentando la ingesta de folatos se aumenta la concentración de coenzimas folato en los tejidos y, así puede superarse un defecto metabólico no identificado en la producción de proteínas y/o ADN y en regulación de la expresión genética al tiempo del desarrollo y cierre del tubo neural (FNB, 1998). Así, numerosos estudios han demostrado claramente un efecto protector de la suplementación periconcencional de ácido fólico en la incidencia de defectos del tubo neural. 13 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética La evidencia de la asociación del deterioro del estatus de folatos con la reducción del peso infantil al nacimiento ha sido estudiada en U.S. (O’Scholl y col., 1996). Como consecuencia, varias autoridades de la salud en Europa y en los Estados Unidos aconsejan que todas las mujeres en edad maternal consuman 0.4 mg de ácido fólico al día para reducir el riesgo de tener defectos del tubo neural (CDC 1992, Commission of the European Communities 1993, Koletzko and von Kries 1994, Societe francaise de pediatrie-Comité de nutrition 1995, Tönz y col. 1996) 4.- Anemia megaloblástica Severas deficiencias de folatos producen un específico tipo de anemia, la denominada anemia megaloblástica (Lindenbaum y Allen 1995). Los megaloblastos son células grandes y amorfas, que son precursoras de eritrocitos; en una deficiencia de folatos, estos megaloblastos se acumulan y son hallados en la médula ósea. La anemia no es la única manifestación de la disminución de la división celular ya que también existe disminución del número de plaquetas y células blancas. Hay deterioro general de la división celular relacionada con el papel de los folatos en la síntesis de los ácidos nucleicos, la cual es más aparente en los tejidos que vuelven rápidamente, tales como el sistema hematopoyético y las células de revestimiento del tracto digestivo (Lindenbaum y Allen, 1995). Situación general del estado vitamínico de la población española En las sociedades desarrolladas las deficiencias vitamínicas con sintomatología clínica son poco frecuentes, esto hace aparentemente innecesario el empleo de suplementos. Pero aún así la dieta no alcanza para cubrir las necesidades dietéticas recomendadas en un alto número de individuos, y existe un porcentaje apreciable en el que los niveles séricos de distintos nutrientes muestran la existencia de deficiencias subclínicas. La situación media de la población española parece aceptable, pero eso no significa que todos los individuos estén libres de sufrir una carencia. Las deficiencias más frecuentemente detectadas en la sociedad española son las de riboflavina, piridoxina, fólico, vitaminas A, D y E, pero existen carencias prácticamente para todas las vitaminas. Actualmente las Ingestas Dietéticas Recomendadas para el ácido fólico o vitamina B9 son las que siguen. Así en relación a estas recomendaciones de ingesta se han realizado numerosos estudios con la finalidad de conocer la situación de la población española en relación a esta vitamina. La contribución a esta ingesta de los distintos grupos de alimentos también ha sido estudiada, de tal forma que se ha establecido que son las verduras, cereales (20% en ambos casos), legumbres (12.6%) y frutas (12%) los que aportan un mayor contenido de folatos, seguidos por patatas y lácteos (ambos con un 11%) y en menor medida huevos, carne y pescado con un 5, 3 y 3% respectivamente (Aranceta y col., 2000). 14 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética lactantes Niños varones mujeres embarazo lactancia edad 0.0-0.5 0.5-1 1-3 4-6 7-10 11-14 15-18 19-24 25-50 51+ 11-14 15-18 19-24 25-50 51+ -1º semestre 2º semestre µ g/día 25 35 50 75 100 150 200 200 200 200 150 180 180 180 180 400 280 260 INGESTA DE ÁCIDO FÓLICO EN LA POBLACIÓN ESPAÑOLA mujeres hombres MEDIA± ± DT (µ µ g/día) 252±103 267±108 15 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética References n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n Aranceta, J.; Serra, L.; Pérez, C.; Llopis, J.; Mataix, J.; Ribas, L.; Tojo, R. y Tur, J.M. Las vitaminas en la alimentation de los españoles. Estudio eVe. Libro Blanco. Cap., 2:49-93. Ed. Panamericana 2000. Bailey, L.B. and Gregory III, J.F. Folate metabolism and requeriments. J. of Nutr. 129:779-782. 1999. Blount, B.C.; Mack, M.M.; Wehr, C.M.; MacGregor, J.T., Hiatt, R.A.; Wang, G.; Wickramasinghe, S.N.; Everson, R.B.; Ames, B.N. Folate deficiency causes uracil misincorporation into human DNA and chromosome breakage: implications for cancer and neuronal damage. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94:3290-3295. 1997. Boushey, C.J. Beresford, S.A. A., Omenn, G.S., Motulsky, A.G. A quantitative assesmentof plasma homocysteine as a risk factor for vascular disease. Probable benefits of increasing folic acid intakes. J. Am. Med. Assoc. 274:1049-1057. 1995. Boushy CJ, Beresford SAA, Oman GS y Motulsky AG (1995). J. Amer Med. Assoc. 274: 1049-1057. Brattström LE, Israelsson B, Jeppsson JO, Hultberg BL. (1988). Folic acid - an innocuous means to reduce plasma homocysteine. Scand J Clin Lab Invest. 48: 215-221. CDC (Centers for Disease Control) (1992). Recommendations for the use of folic acid to reduce the number of cases of spina bifida and other neural tube defects. Morb. Mortal. Wkly. Rep. 41: 2-8 Chandler CJ, Wang TTY y Halsted CH, (1986). Pteroylpolyglutamate hydrolase from human jejunal brush borders. Purification and Characterization. J. Biol. Chem. 261: 928-933. Commission of the European Communities (1993). Reports of the Scientific Committee for food: 31 st series. Nutrient and energy intakes for the European Community. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg. Cuskelly GJ, McNulty H, Scott JM (1996). Effect of increasing dietary folate on red-cell folate: implications for prevention of neural tube defects. Lancet. 347: 657-659 Departamento de Nutrición: Ingestas recomendadas de energía y nutrientes para la población española. Departamento de Nutrición. Madrid 1994. Erik J.M. Konings (1999). A Validated Liquid Chromatographic Method for Determining Folates in Vegetables, Milk Powder, Liver, and Flour. Journal of AOAC International Vol, 82, No. 1. European Commission, Scientific Commitee on Food. Opinion of the Scientific on Food on the Tolerable Upper Intake Level of Folate, 19 October 2000. Food and Drug Administration 1996a. Food standars; amendment of standars of identify for enriched grain products to require addition of folic acid, final rule. Fed Regist; 61: 8781-97 Food and Drug Administration 1996b. Food labeling; health claims and label statements; folate and neural tube defects, final rule. Fed Regist, 61: 8752-81. FNB, Food and Nutrition Board. Institute of Medicine. National Academy of Sciences, Subcommittee on folate, Other B Vitamins, and Choline. 1998. Dietary Reference Intakes: Thiamin, Riboflavin, Niacin, Vitamin B-6, Folate, Vitamin b-12, Panthothenic Acid, Biotin and Choline (Pre-publication). National Academy Press, Whashington, DC. Gregory JF, 1995. The bioavailability of folate. In: Folate in Health and Disease. Bailey, LB (eds.) p. 195-235. Marcel Dekker, Inc., New York. Gregory JF, 1997. Bioavailability of folate. Eur. J. Clin. Nutr. 51 (S1): 54-59. Halsted CH, 1990. Intestinal absorption of dietary folates. In: Folic acid Metabolism in Health and Disease. Picciano MF, Sockstad ELR and Gregory JF (eds.), p 23-45. Wiley-Liss, New York. Houghton LA, Green TJ, Donovan UM, Gibson RS, Stephen AM and O´Connor (1997). Assosiation between dietary fiber intake and the folate status of a group of female adolescents.. Am J Clin Nutr. 66: 1414-1421. Koletzko B., von Kries R. (1994). Prävention von Neuralrohrdefekten durch Folsäurezufuhr in der Frühschwangerschaft (Prevention of neural tube defects by folic acid supplementation during early pregnancy). Der Frauenarzt. 35: 1007-1010. 16 V Congreso Internacional Alimentación, nutrición y dietética Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética n n n n n n n n n n n n n n Lewis CJ, Crane NT, Wilson DB and Yetley EA (1999). Estimated folate intakes: data updated to reflect food fortification, increased bioavailability, and supplement use. Am J Clin Nutr. 70: 198-207. Lindenbaum, J.; Allen, R.H. Clinical spectrum and diagnosis of folate deficiency. Bailey L.B. eds. Folate in Health and Disease. 1995. Marcel Dekker New York, NY. Mason, J. Folate status: effects on carcinogenesis. Bailey L.B. eds. Folate in Health and Disease 1995: 361-378. Marcel. Dekker New York, NY. Mudd SH y Poole JR (1975). Labile methyl balances for normal humans on varius dietary regimens. Metabolism. 24: 721-735. O’Scholl, T.O.; Hediger, M.L.; Schall, J.I.; Khoo, C.S.; Fisher, R.L. Dietary and serum folate: their influence on the outcome of pregnancy. Am.J. Clin. Nutr. 63:520-525. 1996. Refsum H, Fiskerstrand T, Guttormsen AB, Ueland PM. Assessment of homocysteine status. J. Inherit Metab Dis. 20: 286-294. Said HM, Chatterjee N, Haq RU, Subramanian VS, Ortiz A, Matherly LH, Sirotnak FM, Halsted C, Rubin SA (2000). Adaptive regulation of intestinal folate uptake: effect of dietary folate deficiency. AmJ Physiol Cell Physiol. 279: C 1889-C1895. Sauberlich HE, Kretsch MJ, Skala JH, Johnson HL y Taylor PC (1987). Amer. J. Clin. Nutr. 46: 10161028. Scott JM, Weir DG and Kirke PN (1995). Folate and Neural Tube Defects. In: Folate in Health and Disease. Bailey, LB (eds.) p. 329-360. Marcel Dekker, Inc., New York. Selhub, J.; Jacques, P.F.; Bostom, A:G., D’Agostino, R.B.; Wilson, P.W.F.; Belanger, A.J.; O’Leary, D.H.; Wolf, P.A.; Schaefer, E.J.; Rosenberg, I.H. Association between plasma homocysteine concentrations and extracranial carotid-artery stenosis. N. Engl. J. Med. 332:286-291,. 1995. Still RA, McDowell IF. (1998). Clinical implications of plasma homocysteine measurement in cardiovascular disease. J. Clin. Pathol. 51: 183-188. Tamura T y Stokstad ELR, (1973). The availability of food folate in man. Brt. J. Haematol. 25: 513532. Tönz O., Luthy J., Raunhardt O. Folsäure zur Verhütung von (1996). Neuralrohrdefekten (Folic acid for prevention of neural tube defects). Schweiz. Med. Wochenschr.;126:177-187 Wagner, C. Biochemical role of folate in cellular metabolism. Bailey L.B. eds. Folate in Health and Disease 1995:23-42 Marcel Dekker New York, NY. 17