A forma de abordagem desse tópico foi escolhida em virtude da complexidade, importância e quantidade de conteúdo relacionado. Não existe de forma alguma a pretensão de esgotar o assunto, mas também não gostaríamos de passar muito rapidamente, numa abordagem meramente superficial. Pretendemos esclarecer algumas dúvidas e principalmente aguçar o senso crítico para tratar melhor esse assunto tão presente no quotidiano da gente. Quem de vocês nunca se deparou com situações como essas:
_ Ah! Como você faz nutrição na USP, pra que serve o Molibdênio? ou então:
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1
2
3
4
VITAMINAS E MINERAIS
_ Estou tomando carnitina e agora estou correndo muito mais. Olha, é impressionante, mas já no primeiro dia eu dobrei minha performance. Olha, vou te dar um pouco.
Dia seguinte você toma a “Santa Carnitina”, vai pro CEPEUSP, faz seu treino mas não percebe muita diferença. No dia seguinte é a mesma coisa. E no terceiro dia: nada. Você encontra seu amigo e rola a conversa:
_ Então, comecei tomar a carnitina, mas...
_ Legal né? O barato é coisa fina! Dobrei a dose e já to dando umas 20 voltas sem cansar.
Daí você olha meio desconfiado, mas fica quieto porque não sabe exatamente o que está acontecendo. Onde está o problema. “Deve ser comigo.” pensa você, e fica na dúvida..
Repetimos: Não queremos que vocês decorem todas as funções metabólicas e respectivas enzimas relacionadas as vitaminas e minerais, queremos que vocês adquiram uma visão geral e crítica do tema.
A parte de apostila referente ao assunto é composta por uma pequena introdução geral, uma lista de exercícios, que serão resolvidos por vocês durante a aula e um apêndice com um pouco de teoria sobre as vitaminas.
Introdução
17.1. Vitaminas: Características básicas:
- São compostos orgânicos, os quais precisamos ingerir em pequena quantidade.
- Não são utilizadas para propósitos estruturais ou geração de energia. - Em geral são co-fatores de enzimas.
- Exemplo: piruvato dehidrogenase: possui 5 co-fatores, 4 deles são vitaminas.
- Em geral são absorvidas em formas inativas e ativadas posteriormente:
inativa ativa
éster retinílico ácido retinóico
tiamina pirofosfato de tiamina
vit. K dehidro vit, K
VITAMINAS E MINERAIS
niacina NAD
Quando absorvidas, as vitaminas interagem de formas distintas com as enzimas:
Podem caracterizar um sistema apoenzima/holoenzima. Essa situação é característica das enzimas que utilizam como co -fatores as vitaminas tiamina, riboflavina, piridoxina e cobalamina.
Podem apresentar interações fracas. Ocorre entre as vitaminas K, niacina, folato e ascorbato e as respectivas enzimas que as utilizam como co-fatores.
Podem ocorrer ligações covalentes entre as enzimas e vitaminas. Representam esse tipo de interação a biotina (com enzimas conhecidas como biotina-dependentes), pantotenato (com a sintetase de ácidos graxos) e a riboflavina (com a succinato dehidrogenase).
São classificadas em dois grupos, por critério de solubilidade: 1- Lipofílicas (imiscíveis em água): vitaminas A, D, E e K.
2- Hidrofílicas (miscíveis em água): tiamina, riboflavina, piridoxina e cobalamina, biotina, folato, ácido ascórbico e ácido pantotênico.
As vitaminas atuam em importantes rotas metabólicas ou atuam como antioxidantes ou hormônios:
1- Transferência de 1 carbono: folato, cobalamina, biotina e K. 2- Transferência de grupos pequenos (como a carboxila): piridoxina. 3- Metabolismo energético: niacina, tiamina e riboflavina.
4- Função hormonal: A e D.
5- Síntese da coenzima A (importante também para o met. energético) 6- Co-fator do ciclo visual: vit. A.
7- Propriedades antioxidantes: E e ascorbato. A vitamina E é a principal proteção contra a oxidação dos ácidos graxos insaturados.
8- Síntese do colágeno: ascorbato.
Ácidos graxos essenciais não são considerados vitaminas, pois participam como unidades estruturais, além de ser possível seu uso para geração de energia. 17.2. Minerais
Os minerais também são elementos essenciais para a vida. Precisamos de alguns deles em grandes quantidades e de outros em quantidades extremamente reduzidas.
Podem atuar como elementos estruturais, como o zinco, o cálcio e o fósforo (na forma de fosfato), podem ser responsáveis pela geração de potenciais elétricos, como ocorre com o cloreto, sódio e potássio, ou mesmo na própria catálise enzimática, quando ligados a sítios ativos.
VITAMINAS E MINERAIS
Antes de entrarmos mais em detalhes quanto a função dos metais no metabolismo, temos que lembrar de algumas propriedades químicas dos mesmos, o que muitas vezes passa desapercebido.
- Metais alcalino terrosos (como o cálcio e o magnésio) e metais de transição (como o cobre, ferro, zinco, manganês) formam complexos com várias moléculas.
- Metais de transição participam de reações de óxido-redução.
- A solubilidade de cada espécie depende do pH, do co-íon e da concentração em que se encontram, dentre outros fatores.
Lembrando dessas características dos metais fica mais fácil de entender o porque determinados metais encontram-se no organismo (precipitados, ligados a proteínas, reduzidos, oxidados, etc) e como exercem suas respectivas funções.
Suplementos vitamínicos e minerais
Este é um assunto muito complicado de se tratar. Principalmente as vitaminas hidrossolúveis possuem baixa toxicidade, e sabidamente são importantes para as funções metabólicas. Então surge uma oportunidade muito boa para uma verdadeira indústria da suplementação “arregaçar as manguinhas” e bombardear o mercado com seus produtos: tem suplemento para idosos, suplemento para gestantes, suplemento para esportistas, suplementos anti-stress, suplemento para economistas, suplemento para desempregados, suplemento para aumentar o tônus da contração do músculo da orelha direita e assim por diante.
Mas em termos científicos muito pouco tem comprovação. Não existem provas concretas de que há necessidade de suplementação se a dieta alimentar estiver equilibrada. Também no caso do esporte, ainda faltam dados que comprovem que essa suplementação aumente a performance, talvez com exceção da reposição de eletrólitos e re-hidratação, que é necessária. Observe que as palavras reposição e suplementação não são sinônimas.
E quando o assunto é um esportista de ponta, um atleta olímpico, o tema fica mais complexo, uma vez que esses atletas são exigidos no limiar das possibilidades humanas. Vocês acham que a vida desses atletas é saudável?
Toxicidade das vitaminas
O conceito de que vitaminas não fazem mal para a saúde mesmo em grandes quantidades é amplamente difundido. Realmente algumas vitaminas, mesmo em doses muito elevadas, não causam maiores transtornos, porém certas vitaminas podem levar a quadros de intoxicação. Os melhores exemplos são a vitamina A e a vitamina D. Essas duas vitaminas são lipossolúveis e podem se acumular no tecido adiposo, além de possuírem ação hormonal, interagindo diretamente na transcrição gênica.
A ingestão de doses 10 vezes maiores que a RDA durante a gestação pode promover danos cerebrais a criança. Essa mesma dose pode levas a sintomas neurológicos e danos a visão, tanto em crianças como em adultos. Outros sintomas
VITAMINAS E MINERAIS
comuns são dor de cabeça, vômitos, lesões cutâneas e ósseas, anorexia e queda de cabelo.
O ? -caroteno é uma substância muito comum em vegetais vermelhos ou alaranjados, como exemplo clássico, temos a cenoura. O ? -caroteno faz parte de uma família (os carotenóides) de substâncias que podem sem convertidas em nosso organismo para vitamina A. Cada molécula de ? -caroteno pode ser convertida em duas moléculas de retinol, daí a denominação pró-vitamina A. Apesar disso, a ingestão de altas doses dessa substancia não é tão tóxica como a ingestão de retinóis. Observa-se que indivíduos que recebem altas doses diárias tem a concentração plasmática em caroteno aumentada, mas não em retinóis. Aparentemente essa conversão é cuidadosamente regulada. Inclusive ocorre acúmulo de carotenóides no tecido gorduroso, levando inclusive a uma coloração avermelhada da pele.
O excesso de vitamina D também é altamente prejudicial. Nessas situações ocorre deposição de minerais tecidos moles, como rins, coração e pulmões. Em geral o quadro é irreversível. Os sintomas de intoxicação são náusea, vômitos, anorexia, dor nas juntas, e se a ingestão for continuada, pode ocorrer a morte.
A toxicidade em altas doses não é “privilégio” das vitaminas lipossolúveis. Doses 1000 vezes maiores de vitamina B6 podem levar a danos neuropáticos periféricos, como formigamento e analgesia de mão e pernas, até dificuldades de manuseio de pequenos objetos e alterações no caminhar. A recuperação completa de um quadro desse leva de 2 a 3 anos após drástica redução de vitamina B6 na dieta.
Biodisponibilidade, dietas inadequadas e relação entre cultura e deficiência.
Um dos pontos mais importantes quando discutimos necessidades nutricionais é o conceito de biodisponibilidade. Não basta uma vitamina ou mineral estar presente em um determinado alimento, ele tem que estar disponível para a digestão e absorção. Isso significa que não podemos simplesmente pegar uma tabela contendo a porcentagem de vitamina ou mineral presente em dois alimentos diferentes e sistematicamente classificar como melhor fonte àquela com maior quantidade por grama. Temos que levar em conta a forma em que se encontra o nutriente, e a constituição química total do alimento. Exemplos:
- Ferro: o ferro para se absorvido precisa estar no estado de oxidação (Fe2 +).
Então fontes contendo o ferro no seu estado oxidado não são boas fontes. Esse problema pode ser contornado com a ingestão de vitamina C junto com o ferro (a vitamina C é redutora). Mas esse não é o único detalhe quanto à absorção de ferro. O ferro, como outros metais de transição, pode ser complexado por várias substâncias. Se o complexo formado for estável e não houver mecanismo de transporte trans-membrana, não haverá uma absorção apreciável. Exemplo dessa situação é o ferro em vegetais que possuem grandes quantidades de ácido fítico. As melhores fontes de ferro são as carnes e sangue, onde ele não só está presente em boas quantidades, mas também está na forma heme (grupo prostético da hemoglobina e mioglobina), que é uma forma facilmente absorvida.
- Riboflavina e niacina: a riboflavina (como FAD) e a niacina (como NAD), quando ligadas covalentemente a certas proteínas não podem ser liberadas e absorvidas. O milho representa um exemplo de alimento que possui niacina pouco
VITAMINAS E MINERAIS
disponível, porém se o mesmo milho tratado em solução alcalina ocorre a liberação da vitamina.
- Zinco e cobre: normalmente cerca de 1/3 do cobre presente na dieta é absorvido. O zinco é absorvido proporcionalmente a quantidade presente no alimento. Quanto maior a quantidade de zinco, menor a porcentagem absorvida, e vice-versa. Uma das formas que encontramos o zinco é ligado a uma proteína chamada metalotionina. O zinco é capaz de induzir a expressão dessa proteína. Quando essa proteína é produzida no trato gastrointestinal, parte do metal se liga a mesma e é eliminado nas fezes. A metalotionina não liga especificamente apenas o zinco, outros metais como o cobre, chumbo e cádmio também se ligam a essa proteína. O cobre também induz a expressão de metalotionina, porém é um indutor muito mais fraco. Para que houvesse uma expressão significativa de metalotionina grande quantidade de cobre deveria ser ingerida, porém, na presença de quantidades relativamente discretas de zinco, ocorre a expressão e a disponibilidade do cobre é reduzida.
A falta de vitaminas pode ser causada pelo consumo de dietas desbalanceadas, inadequadas ou insuficientes. A situação mais constrangedora é realmente a avitaminose provocada por uma dieta insuficiente ou pouco diversificada, que ocorre normalmente em populações muito pobres. Nesse caso é comum também o déficit calórico.
O teor de certos minerais nas plantas em geral depende das quantidades encontradas no solo do local. Por exemplo, na região Sudeste do Brasil não há muito selênio, porém na região Norte a quantidade de selênio é tão significativa que uma castanha do Pará satisfaz plenamente nossa necessidade diária.
Dietas estritamente vegetarianas (onde não se consome nem leite, ovos e derivados) são pobres em vitamina B12 e em ferro (discutido acima). Nessas pessoas é comum encontrarmos anemia. Certas religiões são favoráveis a exclusão de carne da dieta. Essas populações são susceptíveis a alta incidência de anemia.
Algumas populações baseiam sua dieta em pão. No pão encontramos zinco, porém também encontramos ácido fítico. O resultado é uma deficiência endêmica de zinco, que promove distúrbios no crescimento e no amadurecimento sexual. Quando adolescentes dessas populações afetadas são suplementados com zinco, em poucos meses surgem os pelos púbicos e a genitália pouco desenvolvida até então, assume tamanho normal.
O alcoolismo é uma doença que normalmente leva a diversas deficiências nutricionais. Isso ocorre por dois motivos, o primeiro por redução de absorção ou por interação metabólica do etanol e o principal motivo é que certos indivíduos obtêm 80 % do aporte calórico necessário, pela ingestão de destilados. O resultado é que apenas 20 % da alimentação desses indivíduos contém vitaminas.
VITAMINAS E MINERAIS
Exercícios
1. A falta de vitamina B12 leva a uma doença denominada anemia perniciosa, cujos sintomas são anemia e medula megaloblásticas, e sintomas neurológicos diversos. Cerca de 25% dos pacientes desenvolve os sintomas neurológicos, dentre eles a dormência de pés e mãos. Quando não devidamente tratados, os danos neuroló gicos podem ser irreversíveis ou mesmo fatais, daí o nome anemia perniciosa. O quadro hematológico de pacientes acometidos por anemia megaloblástica decorrente da falta de B12 ou por falta de folato são indistinguíveis.
O tratamento com folato, em geral reverte ambos os casos, provavelmente pelo aumento dos níveis de H4folato. Você considera apropriado esse tipo de tratamento? Porque?
2. O bócio é uma doença conhecida, que proporciona a hipertrofia da glândula tireóide. A causa da doença é a deficiência em iodeto. Certas algas marinhas, conhecidas como joio marinho contém elevados níveis de iodeto. Certas dietas comuns no Japão são baseadas em sopas feitas com essas algas, o que pode levar a uma ingestão diária de 80 a 200 mg de iodeto (1000 vezes mais que a quantidade indicada). Essa dieta promove bócio em adultos e crianças. Qual seria o motivo? Como o bócio foi praticamente eliminado no Brasil?
3. Qual a relação entre o ácido retinóico e o ß-caroteno?
4. Quais são as vitaminas lipossolúveis? Como são absorvidas? Comente a absorção dessas vitaminas nas seguintes situações: durante o tratamento com XenicalR ; em dietas com teores muito baixos de lipídeos; se a pessoa sofre de
esteatorréia.
5. Qual a relação entre a vitamina C, a vitamina E, e o selênio?
6. Relacione as vitaminas tiamina, riboflavina, ácido pantotênico e niacina com as vias metabólicas relacionadas a obtenção de energia. Os cofatores NAD e FAD e a Coenzima A tem alguma relação com essas vitaminas? Qual? Porque o alcoolismo crônico leva a deficiência dessas vitaminas (assim como de muitas outras)?
7. Dietas vegetarianas (em especial as restritas) muitas vezes levam a um quadro de anemia. Que vitaminas e/ou minerais estão relacionados?
8. Se houver uma freqüente exposição a luz do sol não precisamos ingerir quantidade alguma de vitamina D. Essa afirmação está correta? Qual é o precursor da vitamina D?
9. Quais as vitaminas e minerais relacionados com a remoção de radicais livres? Como atuam (resumidamente)?
VITAMINAS E MINERAIS
10. Qual o mecanismo de ação das vitaminas A e D? Como o zinco está relacionado? Use as figuras para responder.
VITAMINAS E MINERAIS
11. A doença de Wilson se manifesta em adolescentes e pré-adolescentes. A causa é a inibição da excreção biliar de cobre. Dessa forma ocorre acúmulo de cobre no fígado, rins e cérebro, resultando em danos cerebrais e hepáticos. Observam-se também depósitos nas córneas, com a formação de anéis amarronzados. Uma das abordagens terapêuticas é a Outra abordagem é a suplementação oral de zinco (150 mg/dia). Qual o mecanismo do tratamento da doença de Wilson com a suplementação de zinco?
12. O que você acha dos suplementos multi-minerais (aqueles que contem cobalto, ferro, zinco, cobre, e mais metade da tabela periódica)? Existe alguma necessidade de ingestão de cobalto?
13. Não precisamos ingerir sulfato. O sulfato tem funções estruturais diversas no organismo. As duas afirmações anteriores estão corretas. Qual a explicação para esse fato?
14. Um dos sintomas de deficiência em vitamina B6 é a presença de convulsões. A inibição de qual via metabólica relacionada a essa vitamina deve ser a responsável pelo sintoma? Porque?
15. Qual a razão dos sangramentos observados na deficiência de vitamina C? 16. Qual a função do cálcio na contração muscular?
17. A figura abaixo demonstra um experimento com a fosfofrutoquinase, onde vários tubos contendo diferentes concentrações de Mg foram incubados nas mesmas condições e concentrações de enzima (fosfofrutoquinase), ATP e substrato (frutose-6-fosfato). O que o experimento indica?
0 1 2 3 4 0 20 40 60 80 100 % da atividade máxima Mg / mM
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18. O leite é uma boa fonte de diversas vitaminas e alguns minerais e aminoácidos essenciais, porém apresenta pouca niacina. Antes da descoberta da niacina, a ingestão de leite era o tratamento indicado para a cura da pelagra. Como você explica o fato?
19. Em geral as vitaminas são substâncias de baixa toxicidade. Você concorda com a afirmação “Se bem não faz, mal também não faz?”.
VITAMINAS E MINERAIS
Algumas coenzimas apresentam em suas moléculas vitaminas que são obtidas através da dieta. Com base no esquema geral abaixo sobre o papel das vitaminas solúveis em água no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas complete a tabela abaixo.
Coenzima Vitamina Grupo Transportado Via Metabólica Tiamina pirofosfato (TPP) Tiamina (B1) Flavina adenina dinucleotídio (FAD) Riboflavina (B2)
Coenzima A Ácido pantotênico (B3)
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+)
Nicotinamida (B5)
Piridoxal-fosfato Piridoxina (B6)
Biotina Biotina (B7)
Tetraidrofolato Ácido fólico (B9)
ADAPTAÇÕES AO EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES