Lectura Vitaminas
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Historia de las vitaminas
Aunque algunas vitaminas se descubrieron a inicios del siglo veinte, desde hacía mucho era un conocimiento común que algunas sustancias presentes en ciertos alimentos eran necesarios para tener una buena salud. La información para saber cuáles alimentos eran necesarios se desarrolló a base de prueba y error, sin llegar a entender el por qué esos alimentos promovían la salud. El escorbuto, por ejemplo, había sido una espantosa enfermedad de los marinos. Como ellos pasaban frecuentemente meses en alta mar, debido a que se tenían pocas maneras de preservar los alimentos por falta de sistemas de refrigeración, su dieta consistía de alimentos secos y carnes saladas. En 1746 el cirujano y capitán de la marina inglesa James Lind observó que mas de 80 de sus 350 marinos se enfermaron de escorbuto durante un crucero de 10 semanas. El demostró que esta enfermedad podía ser prevenida mediante la ingestión de frutas y vegetales frescos. Debido a que se mantienen frescas durante más tiempo, las limas fueron las frutas preferidas. En 1795, el jugo de naranja fue declarado oficialmente parte obligatoria de la alimentación de los marinos. La vitamina C encontrada tanto en limas como en limones previno el escorbuto de los marinos.
En 1897 el médico alemán Christian Eijkman encontró que algo, en la cáscara del arroz, ausente del arroz comercial descascarado, prevenía la enfermedad del beriberi. Pronto, el bioquímico británico Sir Frederick G Hopkins alimentó a un grupo experimental de ratas con una dieta sintética de carbohidratos, grasas, proteínas y minerales (pero sin vitaminas). Las ratas tuvieron un crecimiento escaso y se enfermaron, permitiendo a Hopkins concluir que algunos “factores alimenticios accesorios” son necesarios en la dieta. Eijkman y Hopkins compartieron el premio Nóbel de fisiología y medicina en 1929 por su importante trabajo en vitaminas.
Fue el bioquímico polaco - americano Casimir Funk, quien en 1912, al publicar un trabajo sobre enfermedades generadas por deficiencias vitamínicas, acuñó el término vitamina a partir del vocablo latino vita = vida y amina, por que pensó que todas estas sustancias pertenecían a este grupo de compuestos químicos. Funk identificó 4 vitaminas (B1 o tiamina, B2, C, y D) como sustancias necesarias para mantener una buena salud y como preventorias de enfermedades.
De entonces a la fecha, se han aislado más vitaminas de los alimentos, y se ha identificado su relación con enfermedades específicas. Conforme estos compuestos fueron siendo descubiertos, se nombraron en orden alfabético (vitaminas A, B, C, D, etc.). Todos estos “factores alimenticios accesorios” han sido sintetizados con éxito en el laboratorio. No existen diferencias en la naturaleza química de las vitaminas naturales y las sintetizadas artificialmente por el hombre; ambas tienen las mismas propiedades.
La dramática manera como se llevó a cabo el estudio de las vitaminas, deja la impresión de que la falta de cierta vitamina afecta específicamente ciertos órganos; no obstante, hay que resaltar el hecho de que el estudio de la importancia de las vitaminas en los mecanismos bioquímicos de generación de energía por las células y su participación como coenzimas, deja en claro que prácticamente todas las células del organismo se ven afectadas por cualquier avitaminosis; aunque algunos órganos son más susceptibles y nos permiten diagnosticar su carencia.
Naturaleza de las vitaminas
Las vitaminas pertenecen a un amplio grupo de compuestos orgánicos requeridos en la dieta del hombre y los animales para mantener una salud adecuada: crecimiento y reproducción normales, además de prevenir enfermedades. Estas sustancias se requieren únicamente en cantidades muy bajas, ya que el total de vitaminas requeridas para un día, pesa cerca de 0.2 gramos. Las vitaminas no aportan energía, ya que no generan calorías.
Las células de los animales no pueden sintetizar vitaminas para las funciones celulares normales; no obstante, muchas plantas pueden manufacturar estas sustancias, y estas son transmitidas cuando las plantas son comidas por los animales.
Las vitaminas se clasifican en dos grandes categorías de acuerdo a su solubilidad en el agua o en lípidos. Cuatro de las vitaminas mejor conocidas son liposolubles. A, D, E y K. Las vitaminas B y C son hidrosolubles.
Esta diferencia en solubilidad es de gran importancia en la manera como las vitaminas funcionan dentro del organismo y en la manera como son consumidas. Las vitaminas liposolubles tienen afinidad por los tejidos grasos, por lo que se almacenan allí no siendo necesaria su ingestión diaria. Puesto que estas vitaminas pueden ser almacenadas, cuando se consumen en exceso pueden llegar a niveles peligrosos y provocar envenenamiento.
Entre las vitaminas hidrosolubles la actividad fisiológica característica frecuentemente es poseída por un compuesto simple, y cuando se conoce más de una forma activa están íntimamente relacionadas desde el punto de vista químico y son fácilmente interconvertibles. Entre las vitaminas liposolubles en algunos casos una forma puede convertirse biológicamente en otra, pero esto no ocurre necesariamente siempre.
Una persona que consume una dieta balanceada, plena de frutas y vegetales frescos, debiera recibir las cantidades adecuadas de vitaminas. Sin embargo, muchas vitaminas son sensibles al calor, la presión de cocinado, el frío y otros aspectos del almacenaje y preparación de alimentos, por lo que pueden ser desactivadas o destruidas. A continuación estudiaremos las vitaminas liposolubles y después las solubles en agua.
Vitamina A
Su fórmula fue establecida por Karrer. Cristaliza en forma de prismas amarillos con punto de fusión a 58-60°C. Dichos cristales son insolubles en agua, pero son solubles en etanol, metanol, cloroformo, éter, grasas y aceites. Destila entre 120 y 125°C a 5 x 10-3 mm de presión.
Existen dos formas químicas muy similares de vitamina A: el retinol, que es la forma predominante y el retinol-2. La vitamina A está presente en los tejidos animales, principalmente en el hígado, aceite de pescado, yema de huevo, mantequilla y queso. Las plantas no contienen vitamina A, pero contienen beta caroteno (tanto los vegetales de hojas verdes como frutas y vegetales amarillos, por ejemplo, zanahorias, papas dulces, maíz y duraznos). El beta caroteno es convertido en vitamina A en los intestinos, donde es absorbida para ser llevada a todo el cuerpo. El cuerpo de los adultos saludables que llevan una dieta adecuada puede almacenar cantidades suficientes de esta vitamina para varios años; pero los niños pequeños que no han tenido tiempo para almacenar tales cantidades de reserva, pueden sufrir de carencia muy rápidamente si no consumen suficiente.
Estructura de la vitamina A (retinol)
La vitamina A es necesaria para un crecimiento adecuado de huesos y dientes, para el mantenimiento y funcionamiento adecuados de la piel y de las membranas mucosas, así como para la capacidad de ver en condiciones de luz escasa. Existen evidencias de que puede ayudar a prevenir cataratas así como daño cardiovascular y cuando se toma al principio de una gripa, ayuda a combatirla y a reducir los síntomas. Uno de los primeros signos de deficiencia en su consumo es la ceguera nocturna, en la que fallan los bastones del ojo. En casos extremos de deficiencia de vitamina A, se puede llegar a ceguera total. Otros síntomas pueden ser piel reseca y escamosa, problemas con los epitelios mucosos de los tractos digestivo y urinario así como crecimiento anormal de huesos y dientes.
La vitamina A se almacena en los tejidos grasos del cuerpo, y es tóxica en dosis elevadas. Se sabe de casos de envenenamiento por vitamina A desde 1596, cuando la sufrieron exploradores polares debido a que el oso polar era su fuente principal de alimento: En estos grandes predadores, unos 100 gramos de hígado contiene unas 400 veces más la dosis diaria recomendada de vitamina A. Dosis elevadas de esta vitamina causan daño crónico del hígado, despellejamiento de la piel de todo el cuerpo, adelgazamiento de los huesos y dolor en las articulaciones. En la vida cotidiana, es casi imposible consumir beta carotenos en cantidades tóxicas, puesto que el cuerpo no convierte a vitamina A cantidades elevadas.
Las investigaciones acerca de la naturaleza química de la vitamina A, ha revelado que la enfermedad característica causada por su falta puede prevenirse o curarse por una cualquiera dentro de cierto número de sustancias químicas relacionadas que se presentan en la naturaleza, y entre las que encontramos: alfa caroteno, beta caroteno, carotina, homocarotina, así como ésteres de carotina y homocarotina. Estas sustancias no son igualmente efectivas, pero ninguna sustancia se designa con la denominación exclusiva de “vitamina A”; colectivamente constituyen la vitamina A de los alimentos naturales. A causa de este hecho, el contenido en vitamina A de los alimentos o preparaciones medicinales no puede establecerse en término de peso, sino que comúnmente se establecen términos de unidades de actividad fisiológica: una unidad es equivalente a la actividad de 0.6 microgramos de beta caroteno puro.
Vitamina D
Aunque existen diversos compuestos que proveen de actividad como vitamina D, solo dos de estas sustancias se encuentran comúnmente en la dieta de los animales: la vitamina D2 o calciferol, y la vitamina D3. (En realidad no existe la vitamina D, puesto que la sustancia inicialmente caracterizada resultó ser una mezcla de diversos compuestos, uno de los cuales era el calciferol).
La vitamina D2 fue aislada por Windaus en 1932; su punto de fusión de entre 115 y 118°C; cristaliza en prismas, es insoluble en agua, pero soluble en disolventes orgánicos, así como en aceites orgánicos y en propilenglicol. Es dextrógira. Esta vitamina es producida por los tejidos animales cuando una sustancia llamada ergosterol (presente en cantidades importantes en la levadura de cerveza), es activada por la luz solar. La vitamina D3 se produce a partir de una sustancia similar llamada 7-dehidrocolesterol, la cual se obtiene a partir del hígado de pescado, y se activa igualmente por la luz del sol. Puesto que el 7-dehidrocolesterol se encuentra presente en la piel en grandes cantidades y solo necesita la luz solar para activarse, la vitamina D es llamada con frecuencia la “vitamina solar”. Es difícil sufrir una deficiencia si uno toma suficiente sol. Con frecuencia el ergosterol irradiado se agrega a la leche como un aditivo. Al igual que las vitaminas A, E y K, la vitamina D se mide en unidades fisiológicas (una unidad equivale a 0.025 microgramos de vitamina D2 pura). El almacenamiento y la preparación de los alimentos parecen no afectar a esta vitamina.
La vitamina D permite que el cuerpo utilice el calcio y el fósforo durante la formación de huesos y dientes. La deficiencia de ésta vitamina provoca una enfermedad de los huesos conocida como raquitismo. Esta enfermedad se caracteriza por deformidades óseas (como piernas arqueadas, pecho de paloma y crecimientos óseos nudosos en las costillas en la parte donde se unen al hueso del pecho) y anormalidades dentales. En adultos, los huesos se vuelven suaves y porosos conforme se pierde calcio por falta de la vitamina.
Las cantidades excesivas de vitamina D provoca náuseas, diarrea, pérdida de peso y dolor en huesos y articulaciones. También se puede producir daño en los riñones y vasos sanguíneos por acumulación de calcio en éstos órganos.
Vitamina E
La vitamina E es un líquido ligeramente viscoso, amarillo pálido, insoluble en agua, soluble en aceites, grasas y solventes orgánicos. Su punto de ebullición a 0.1 mm de presión es de 200 a 220°C. Está compuesta de un grupo de por lo menos siete compuestos químicos muy similares llamados tocoferoles. Esta vitamina está presente en vegetales de hoja verde, germen de trigo y aceites vegetales, así como yema de huevo y carne. La principal función de esta vitamina es actuar como antioxidante, particularmente de grasas. Cuando se encuentran oxidadas, las grasas forman una sustancia muy reactiva llamada peroxido, que daña las células. La vitamina E es más reactiva que los ácidos grasos y por lo tanto reacciona en lugar que dichos compuestos con el oxígeno. Puesto que las membranas celulares están parcialmente compuestas de moléculas grasas, la vitamina E es de gran importancia para dar mantenimiento a los sistemas nervioso y circulatorio, así como al aparato reproductivo, los riñones, los pulmones y el hígado.
Se cree que todos los síntomas de deficiencia de la vitamina E se deben a la pérdida de la protección antioxidante que da a las células. Este efecto protector también evita que la vitamina A se oxide y se transforme así en una forma inactiva; por ello, cuando hay deficiencia de vitamina E, frecuentemente se presenta también una falta de vitamina A. Sin embargo, puesto que la vitamina E se presenta en muchos alimentos, es muy difícil sufrir de deficiencia de esta vitamina, a menos que no se consuman grasas en la dieta. Cuando esto ocurre, los síntomas incluyen calambres en las piernas, distrofia muscular y enfermedad fibrocística del pecho.
De acuerdo con teorías corrientes, muchos de los efectos de la edad son causados por la oxidación de moléculas de grasa en las células. Si esto es cierto, consumiendo vitamina E extra, se podrían contrarrestar estos efectos por sus propiedades antioxidantes.
Vitamina K
Al alto vacío, esta vitamina tiene un punto de ebullición entre 140 y 145°C. Es un aceite viscoso, amarillo, insoluble en agua, soluble en solventes orgánicos. En la actualidad, se sabe que está constituida por dos grupos de compuestos: la vitamina K1 y la K2. Ambas pueden derivarse de un compuesto sintético llamado menadiona (algunas veces también llamado vitamina K3), que posee todas las propiedades de la vitamina K. Las vitaminas K se encuentran en muchas plantas (especialmente en las de hoja verde, como la espinaca), en el hígado y en las bacterias del intestino. Casi todos los animales superiores deben obtener ésta vitamina a partir de su dieta. Aunque la manera exacta como actúa esta vitamina en el cuerpo aún es desconocido, se sabe que la vitamina K es vital para la formación de protrombina en el hígado (la protrombina es una de las sustancias necesarias para la coagulación sanguínea).
Cuando hay deficiencia de vitamina K, raramente es debida a una dieta incompleta; más bien es resultante de un daño en el hígado. Tal deficiencia se caracteriza por la incapacidad de la sangre para coagular, y se manifiesta mediante sangrados inusuales o grandes moretones bajo la piel o en los músculos. Los infantes recién nacidos a veces sufren de hemorragias cerebrales debido a deficiencias de vitamina K.
Vitamina B
Lo que alguna vez se pensó que era vitamina B, se encontró posteriormente que eran muchas vitaminas. En la actualidad, se conocen más de doce; frecuentemente se refiere a ellas como vitaminas del complejo B.
Todas las vitaminas del complejo B actúan combinándose con otras moléculas para formar coenzimas. Estas coenzimas trabajan en conjunto con enzimas para realizar actividades vitales dentro de las células. Sus funciones dentro de la célula varían, pero todas se encuentran relacionadas con la liberación de energía. Los miembros más comunes de este grupo de vitaminas son la vitamina B1 (tiamina), B2 (riboflavina), B6 (piridoxina), B12 (cobalamina), biotina, ácido fólico, niacina y ácido pantoténico.
La B1 fue la primera vitamina aislada (Eikman, 1897); forma cristales monoclínicos solubles en agua, metanol, etanol, glicerol propilenglicol; su punto de fusión es de 248°C. Está presente en granos enteros, nueces, legumbre, carne de cerdo e hígado. Ayuda al cuerpo a liberar energía a partir de carbohidratos. Hace más de 4000 años, los chinos describieron una enfermedad conocida como beriberi, la cuál es causada por una deficiencia de tiamina. Esta enfermedad afecta los sistemas nervioso y gastrointestinal, además de provocar náuseas, fatiga y confusión mental. La tiamina se encuentra en la cáscara del arroz y de otros granos. Cuando el grano es pulido y se le quita la cáscara, el arroz deja de ser una fuente de ésta vitamina. En la actualidad, los fabricantes producen arroz, harina y otros productos readicionando tiamina en los productos molidos.
La vitamina B2 es un cristal que funde a 250°C; ayuda al cuerpo a liberar energía de grasas, proteínas y carbohidratos. Se puede obtener de granos enteros, carne y vegetales de hoja verde. La carencia de ésta vitamina provoca severos problemas en la piel. El estudio de la vitamina B2 permitió descubrir que se trata de una mezcla de factores como son la vitamina B6, B12, niacina, ácido pantoténico, y biotina, además de riboflavina, inositol, ácido para amino benzoico, ácido fólico y colina.
La vitamina B6, también conocida como piridoxina, es un sólido cristalino blanco; actúa como coenzima de decarboxilasas y transaminasas. Es importante en la construcción del tejido corporal así como en el metabolismo de proteínas y síntesis de hemoglobina; su deficiencia puede causar depresión, náuseas y vómito.
La vitamina B12 es necesaria para el funcionamiento adecuado del sistema nervioso y en la formación de glóbulos rojos; puede ser obtenida de la carne, pescado y productos lácteos; su avitaminosis puede producir anemia, nerviosismo, fatiga e incluso degeneración cerebral.
La niacina se requiere para liberar energía de la glucosa. Se le encuentra en granos enteros (excepto el maíz), carne, pescado y productos lácteos. Su avitaminosis produce una enfermedad llamada pelagra, que se caracteriza por desórdenes en la piel, músculos débiles, diarrea y pérdida de apetito. En alguna época la pelagra fue común en México, España y el sudoeste de Estados Unidos, donde una parte importante de la dieta consistía en maíz y sus productos; no obstante, desde que se descubrió que el tratamiento del maíz con una solución alcalina libera la niacina retenida en grandes polímeros imposibles de digerir, la pelagra se hizo mucho menos común.
El ácido pantoténico ayuda a liberar energía de grasas y carbohidratos y se encuentra en grandes cantidades en la yema de huevo, hígado, nueces y grano entero. La deficiencia de esta vitamina provoca anemia. La biotina está relacionada con la liberación de energía a partir de carbohidratos y en la formación de ácidos grasos; se encuentra ampliamente disponible en granos, legumbres e hígado. La falta de biotina provoca dermatitis.
Originalmente el nombre de vitamina B se asignó pensando que se trataba de una sustancia única presente en diversos alimentos, pero investigaciones posteriores han revelado que la actividad fisiológica observada originalmente era debida al efecto aditivo de un considerable número de sustancias diversas, cada una de las cuales es esencial por sí misma. Cuando se usan las denominaciones B1, B2, B3, etc, tienen un significado muy distinto al uso paralelo que se hace para los tipos D o K, puesto que en estos dos últimos casos, una forma puede reemplazar a otra.
Vitamina C
Esta vitamina fue aislada en 1928 por Szent Györgi Por su estructura química, la vitamina C está muy relacionado con los monosacáridos; forma cristales blancos de sabor ácido y agradable que funden entre 191 y 192°C; es soluble en agua y posee gran poder reductor. También conocida como ácido ascórbico, la vitamina C es probablemente la mejor conocida de todas las vitaminas. La mayoría de los animales pueden sintetizar ésta vitamina en el hígado, donde la glucosa es convertida en ácido ascórbico. Los humanos, monos, los cerdos de Guinea y los murciélagos frugívoros de la India son excepciones, por lo que deben obtenerla en su dieta. Es fácilmente oxidada y ciertos tipos de almacenamiento y preparación de los alimentos, frecuentemente destruyen su actividad. El remojo de frutas y vegetales en agua por tiempo prolongado también elimina la mayor parte de ésta vitamina. Las frutas cítricas, bayas y algunos vegetales como los jitomates y pimientos son buenas fuentes de vitamina C.
Aún no se entiende con exactitud la manera como esta vitamina actúa en el cuerpo, pero se cree que es necesaria en la formación de colágeno, una importante proteína de la piel, cartílagos, ligamentos, tendones y huesos. También juega un papel importante en la absorción, uso y almacenamiento de hierro. También es antioxidante y se piensa que ofrece tanta protección a las células como la vitamina E. Existen evidencias de que cantidades elevadas de vitamina C en la dieta disminuye el riesgo de enfermedades cardiacas y cáncer.
La avitaminosis C provoca la enfermedad llamada escorbuto. El escorbuto debilita los tejidos conectivos en huesos y músculos, causando huesos porosos y quebradizos, así como músculos débiles. Conforme las paredes del sistema circulatorio se ven afectadas, las encías van presentando moretones, inflamaciones y sangrado debido a hemorragias internas. También se puede presentar anemia debido a que no se puede utilizar el hierro, que es importante en el transporte de oxígeno por la sangre. La vitamina C es metabolizada muy lentamente por el cuerpo, y los daños por deficiencia usualmente no se manifiestan durante meses.
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