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MINERAIS B I O Q U Í M I C A H U M A N A A P L I C A D A A N U T R I Ç Ã O CONCEITOS FUNDAMENTAIS São compostos inorgânicos de grande importância para a nutrição humana podem ser encontrados na forma iônica, ligados na forma de sais ou como componentes de compostos orgânicos (ex: fosfoproteínas, metaloenzimas, etc) Podem ser divididas em MICROELEMENTOS E MACROELEMENTOS MICROELEMENTOS classificados como - OLIGOELEMENTOS: quantidades de ingestão variam de 1 a 100 mg/ dia Zinco, ferro, manganês, cobre e flúor - ULTRATRAÇOS: quantidades requeridas a doses inferiores a 1 mg/ dia (em µg) Selênio, iodo, molibdênio, cromo, boro e cobalto MACROELEMENTOS minerais recomendados para adultos em níveis acima de 100 mg/ dia Cálcio, Fósforo, magnésio, sódio, potássio, cloro e enxofre S a recomendação é atendida pelo consumo de a.a sulfurados. BIODISPONIBILIDADE Compreende absorção ou captação do nutriente pela mucosa intestinal, seu transporte, assimilação celular e conversão em sua(s) forma(s) biologicamente ativa(s); Proporção de nutrientes alimentares ingeridos que é efetivamente absorvida e utilizada pelo organismo. O termo biodisponibilidade foi proposto pelo FDA (EUA), inicialmente para a área de farmacologia com objetivo de estabelecer a proporção em que determinada substância ativa era absorvida na forma farmacêutica Em 1980: começou a ser utilizado na área de nutrição A presença do nutriente no alimento não garantia sua utilização pelo organismo CONCEITOS FUNDAMENTAIS Em 1997, na Conferência Internacional de Biodisponibilidade (HOLANDA): - Proposto mnemônico para representar os fatores potenciais que afetam a biodisponilidade WEST & DE PEE (1997) CONCEITOS FUNDAMENTAIS As interações podem ser: - POSITIVAS: quando a presença de um nutriente é necessária para a ação metabólica de outro ex: Ferro x Vitamina C; Zinco x Vitamina A; Zinco e PTN - NEGATIVAS: quando a presença de excesso de um determinado nutriente antagoniza as ações normais de outro o Competitivas: quando a forma química do mineral de mesma configuração eletrônica resulta em antagonismos biológicos ex: Zinco x Cobre o Não competitivas: quando a deficiência ou excesso de um nutriente interfere na ação biológica do outro ex: Cálcio x Vitamina D o Multielementos: quando a interação de um nutriente com o outro resulta em efeitos negativos sobre um terceiro nutriente ex: Fitato x Cálcio x Zinco CONCEITOS FUNDAMENTAIS Nível intraluminal (depende do pH e presença de ligantes) Ex: Ferro x Vitamina C (interação positiva) Fitato x Zinco (interação negativa) As interações podem acontecer: Mucosa intestinal Ex: Zinco x Cobre Cálcio x Ferro (competitiva) Vitamina D x Cálcio (não competitiva) Nível de distribuição para tecidos Ex: Cobre x Ferro (não competitiva) Nível metabólico Ex: Selênio x Iodo (não competitiva) Excreção renal Ex: Sódio x Cálcio (negativa) CONCEITOS FUNDAMENTAIS F E R R O CONCEITOS FUNDAMENTAIS MACROMINERAIS: CÁLCIO Mineral mais abundante no corpo humano (1,5% do peso corporal total) Ossos e dentes detêm 99% do cálcio importância reserva orgânica Pode ser absorvido por transporte Transcelular ativo (na porção proximal do duodeno): dependente de Vit. D e de Calbindina (Ptn ligante de Ca) (obs: Estado Nutricional de Ca baixo) Paracelular (principal fonte de absorção de Ca – quando o EN da Ca está + A concentração de Ca no plasma é regulada pelo sistema Vit. D – Paratormônio (PTH) : quando a [ Ca ] cai, a glândula paratireoide secreta PTH que estimula conversão de 25-OH- D3 a 25-(OH2)-D3 nos rins, que estimula a absorção de Ca no intestino (e com o PTH aumenta a mobilização de Ca dos ossos e reabsorção nos túbulos renais. Excreção: suor, urina e fezes MACROMINERAIS: CÁLCIO FUNÇÕES Construção e manutenção de ossos e dentes; Transporte através das membranas celulares; Liberação ou ativação de enzimas coagulação sanguínea; Necessário p/ transmissão nervosa e regulação dos batimentos cardíacos ...contração muscular MACROMINERAIS: CÁLCIO FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO DE CÁLCIO AUMENTAM ABSORÇÃO: - Adequação de Vit. D - Aumento da massa da mucosa - Deficiência de Ca - Deficiência de P - Gravidez - Lactação - Permeabilidade da mucosa REDUZEM ABSORÇÃO: - Deficiência de Vit. D - Diminuição da massa da mucosa - Menopausa - Idade avançada - Redução da acidez gástrica - Aumento do trânsito intestinal MACROMINERAIS: CÁLCIO MACROMINERAIS: CÁLCIO MACROMINERAIS: FÓSFORO O fósforo no fluido extracelular representa 1% do total de P do organismo; A maioria (70%) do P do plasma é constituinte de fosfolipídios orgânicos; Sais de fosfato inorgânico são formados em pH elevado. Logo, o meio ácido do estômago (pH = 2) e da porção proximal do ID (pH = 5) desempenham papel importante na biodisponibilidade do P inorgânico. Dietas vegetarianas – presença de fitato. O ser humano não possui enzima para hidrolisar fitato. O remolho do feijão pode ajudar a reduzir o teor de fitato , bem como a moagem de grãos. O transporte de P através do intestino se dá por mecanismo ativo, dependente de sódio Excreção: urina e fezes MACROMINERAIS: FÓSFORO FUNÇÕES Formação de ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonuclueico (RNA), adenosina trifosfato (ATP), creatina-fosfato, fosfoenolpiruvato, fosfolipídios e constituintes inorgânicos dos ossos (ex: fosfato de cálcio amorfo e hidroxiapatita) Diversas atividades enzimáticas são controladas por fosforilação e desfosforilação de proteínas por quinases e fosfatases celulares MACROMINERAIS: FÓSFORO MACROMINERAIS: FÓSFORO MACROMINERAIS: MAGNÉSIO Mg é o 2º elemento mais abundante no meio intracelular, depois do K; Cerca de 30% do Mg do soro está ligado a proteínas, enquanto que o restante se encontra sob forma ionizável Sua absorção se dá no ID, primariamente. Mg é absorvido por transporte transcelular (fisiologicamente regulado) e paracelular (dependente da [ Mg ] no lúmen Diversos fatores interferem na absorção de Mg: fósforo, fitato, cálcio, lipídios e proteínas Excreção: urina Obs: Rins são muito eficientes na conservação de Mg MACROMINERAIS: MAGNÉSIO FUNÇÕES Mg é cofator de mais de 300 sistemas enzimáticos Indispensável ao metabolismo do ATP Essencial: no metabolismo de utilização da glicose, síntese de lipídios, síntese de proteínas, síntese de ácidos nucléicos, contração muscular, sistema de transporte de membrana e segundo mensageiro celular MACROMINERAIS: MAGNÉSIO MACROMINERAIS: MAGNÉSIO MACROMINERAIS: SÓDIO Principal cátion do líquido extracelular Principal forma de consumo é no sal de cozinha MACROMINERAIS: SÓDIO MACROMINERAIS: SÓDIO importante papel preparo, industrialização e conservação de alimentos; ingerido diariamente adição de iodo; cloreto de sódio principal fonte apenas 10% do total de sódio ingerido está naturalmente presente nos alimentos Principais fontes carnes, leite e ovos temperos industrializados, molhos prontos, sopas prontas, salgadinhos, biscoitos, enlatados, etc. Excesso relacionado a perda óssea; Sal maior fonte de cloro; Consumo máximo recomendado 5g/dia (1g de sal = 40% de sódio e 60% de cloro). MACROMINERAIS: SÓDIO FUNÇÕES 1) Funções: - regula volume compartimento extracelular e plasma pressão sanguínea; - condução de impulsos nervosos; - controle contração muscular - Controle da absorção de alguns nutrientes cloro, aminoácidos, glicose e água 2) Absorção e excreção: - intestino rins sangue - 90% excretado na urina + fezese suor - Metabolismo renal controlado pela Aldosterona ingestão maior de Na dimunui aldosterona aumenta Na urinário MACROMINERAIS: CLORO Cloreto: principal ânion dos líquidos extracelulares Maior concentração: líquido cérebro-espinhal; suco gástrico e suco pancreático. 1) Funções: - manutenção do equilíbrio hídrico e pressão osmótica; - junto ao fosfato e sulfato – eq. ácido-base do organismo - regulação do sistema renina-angiotensina-aldosterona 2) Absorção e excreção: - Absorção – intestino / excreção: urina e suor 3) Fontes: - Carnes, frutos do mar e sal de cozinha MACROMINERAIS: POTÁSSIO Potássio: principal cátion do líquido intracelular 1) Funções: - Com o sódio: equilíbrio hídrico, osmótico e ácido-base; - Com o cálcio: regulação atividade neuromuscular; - Crescimento e manutenção da integridade celular; - Necessário na formação de massa muscular. - Participa da síntese de glicogênio e metabolismo de CHO. 2) Absorção e excreção: - Absorção – intestino / excreção: urina e fezes - Mecanismo de excreção controlado pela aldosterona maior a concentração de K maior a secreção de aldosterona maior a excreção de K MACROMINERAIS: POTÁSSIO Deficiência: - Hipocalemia - Causas: perdas excessivas pelo trato gastrintestinal, uso de diuréticos, laxativos, vômitos constantes, anorexia, bulimia doença cardíaca. - Sintomas: câimbras, fraqueza muscular, paralisia muscular, alteração do ritmo cardíaco 4) Fontes: amplamente distribuído nos alimentos frutas e verduras, carnes e leites deficiência rara em indivíduos saudáveis MICROMINERAIS: FERRO • É essencial para todas as formas vivas - componente essencial ou cofator de enzimas e proteínas; MICROMINERAIS: FERRO • A passagem do Fe pelo enterócito envolve transporte do metal através de barreiras importantes: membrana apical, translocação através do citossol e liberação do ferro pela membrana basolateral entra na circulação • Via transporte transcelular (dependente de energia) controle a absorção do Fe; • O balanço normal do Fe é regulado por sua absorção intestinal • O Fe inorgânico (não heme) é solubilizado e ionizado pelo suco gástrico, reduzido a Fe2+ e quelado • Substâncias como Ácido Ascórbico (vit. C) tem a capacidade de formar quelados de baixo peso molecular; promove absorção de Ferro. MICROMINERAIS: FERRO • A absorção de Ferro pode acontecer em qualquer local do ID, mas é mais eficiente no duodeno; • Ferro ferroso (ferro heme) (Fe2+) é mais solúvel que o ferro férrico (ferro não heme) (Fe3+) MICROMINERAIS: FERRO • FUNÇÕES Formação dos glóbulos vermelhos Formação de purinas (ácido nucléico) Transporte de O2 e CO2 Remoção de lipídios do sangue Transferência de elétrons Destoxificação de drogas do fígado Reações de oxidação – redução Produção de anticorpos Produção de energia celular Síntese da carnitina (oxidação de ácidos graxos na mitocôndria) Proteção ao sistema imunológico Síntese de DNA e divisão celular Síntese do colágeno Síntese de tiroxina (T4) e triiodotironina (T3): animais severamente anêmicos, por serem incapazes de fazer a termorregulação a baixas temperaturas, tornam-se hipotérmicos MICROMINERAIS: FERRO MICROMINERAIS: FERRO DEFICIÊNCIA o Gravidez: principal causa da anemia, • – risco de partos prematuros; • – morbidade e mortalidade neonatal; o Crianças - carência • – Limitado o desenvolvimento psicomotor e potencial intelectual • – Menor resistência a infecções; o Adulto – carência • < capacidade física para o trabalho; • < produtividade → consequência socioeconômicas MICROMINERAIS: FERRO TOXICIDADE • O excesso de ferro no organismo: • •Absorção excessiva de ferro : • – Hemocromatose hereditária (aumento dos estoques de ferro com danos aos tecidos, particularmente no fígado). • – Consumo excessivo (administração terapêutica prolongada em indivíduos não-deficientes). • – Alcoolismo crônico ou doença hepática crônica e, possivelmente, insuficiência pancreática (aumento da absorção de ferro). MICROMINERAIS: FERRO MICROMINERAIS: ZINCO FUNÇÕES • Fator de transcrição genético (proteína “ dedo de zinco ou “ Zinc-finger”: • Regulação genética: Promove uma dobra nos aminoácidos ao seu redor na transcrição do fator TFIIIA se liga na sequência de DNA na região promotora do gene; Sem Zn a transcrição do fator não poderia se ligar ao DNA e estimular a transcrição do gene. Regulação do crescimento pelo Zn: Deficiência de Zn afeta a função do fator de crescimento tipo-insulina 1 (insulin-like growth factor-1 ou IGF-1): medeia o efeito celular do hormônio do crescimento: • Reduz receptores celulares de IGF-1 ativado por um fator de transcrição promotor específico (Sp1), que contém uma região de "dedo de zinco" ligante de DNA MICROMINERAIS: ZINCO MICROMINERAIS: COBRE FUNÇÕES Metabolismo de Fe e Cu: • Ceruloplasmina: Fe2+ Fe3+ transferrina células; • Anemia na deficiência severa de Cu, com reservas normais de Fe. Ossos e função vascular: • Formação incompleta da matriz de colágeno nos ossos: • Reduzida atividade da enzima lisil oxidase, que contém Cu. Requerida para a remoção do grupo E-amino dos resíduos de lisil e hidroxilisil e a oxidação do carbono a aldeído elastina e colágeno: • A perda de atividade da lisil oxidase resulta numa baixa força e estabilidade do colágeno dos ossos MICROMINERAIS: COBRE MICROMINERAIS: MANGANÊS FUNÇÕES • Mn e a formação de cartilagem • Deficiência de Mn = redução na síntese de proteoglicanos , como o sulfato de condroitina: - Inibição da osteogênese endocondral na cartilagem epifesal de crescimento MICROMINERAIS: MANGANÊS TOXICIDADE • Relativamente não-tóxicos quando consumidos na dieta. • Toxidez: exposições acidentais/ contaminação ambiental. ZINCO (doses de 100-300 mg/dia (6 a 20X RDA) • anemia e neutropenia; função imune comprometida e redução nos níveis de HDL-C. Consumos extremamente altos: vômito, dor epigástrica, letargia e fadiga. COBRE: • Excede a capacidade do fígado de ligar e sequestrar Cu • Desconforto gástrico (doses ~5mg/dia) • Fraqueza, desatenção e anorexia (fases iniciais): coma, necrose hepática, colapso vascular e morte. MANGANÊS • Mineral menos tóxico; Emissão industrial e de automóveis; Desordens pancreáticas e neurológicas MICROMINERAIS: ZINCO/ COBRE/ MANGANÊS DEFICIÊNCIA Zinco: • Alto consumo de fitato e baixo de carne • Perda de apetite, baixo crescimento, alopecia, disfunção imune, hipogonadismo, baixa capacidade de cicatrização e de acuidade do paladar. Cobre: • eficiência severa alimentar ou genética • Animais: anemia, defeitos no esqueleto, aumento cardíaco, pigmentação alterada, falhas reprodutivas, baixa elasticidade da aorta e neutropenia. • Humanos: batimento cardíaco irregular e baixa utilização da glicose deficiência menos severa Manganês: • Crescimento reduzido, ossos anormais, baixa tolerância a glicose , baixa reprodutividade e má formação de filhotes de animais. MICROMINERAIS: ZINCO/ COBRE/ MANGANÊS MICROMINERAIS: FLÚOR • O flúor tem alta afinidade pelo cálcio, o que faz que 99% do flúor do organismo esteja fortemente ligado aos tecidos calcificados. FUNÇÕES • Desempenha papel importante na prevenção e reversão do progresso das cáries dentárias. • Tem ainda a propriedade de estimular a formação óssea e, por isso, apresenta potencial na prevenção e tratamento da osteoporose. MICROMINERAIS: FLÚOR DIGESTÃO,ABSORÇÃO, METABOLISMO E EXCREÇÃO • Mais de 80% do flúor ingerido na dieta é absorvido. • Pode ser reduzida para 50 a 70%, na presençade altas concentrações de cálcio e de outros cátions que formam compostos insolúveis com o flúor. • A maioria do flúor que deixa o estômago é absorvida na porção proximal do intestino delgado por difusão. • Principal via de excreção : urina. • Em meio ácido (pH = 4,0): ácido (HF), que é altamente reabsorvido. • Em meio alcalino (pH = 7,4): forma iônica (F -) para a qual a membrana do epitélio tubular é virtualmente impermeável, aumentando sua excreção urinária MICROMINERAIS: FLÚOR FLÚOR E CÁRIE a) Redução da solubilidade em ácido do esmalte do dente. b) Promoção da remineralização das lesões incipientes no esmalte do dente causadas pela ação das bactérias formadoras de placas. c) Redução na saída de minerais da superfície do esmalte dos dentes, pela indução da precipitação da hidroxiapatita pelo flúor, formando fluoroidroxiapatita. d) Inibição de enzimas bacterianas, limitando a captação de glicose e a produção de ácido que ataca o esmalte do dente MICROMINERAIS: FLÚOR FONTES ALIMENTARES • A concentração de flúor na maioria dos alimentos é inferior a 0,05 mg/100 g, com exceção da água fluoretada (0,7 a 1,2 mg/L), bebidas e fórmulas infantis feitas ou reconstituídas com água fluoretada, além de chás (0,1 a 0,6 mg/100 mL) e alguns peixes marinhos (0,01 a 2,7 mg/100 g). • A obrigatoriedade da fluoretação da água de consumo público no Brasil foi instituída pela Lei 6.050, de 24 de maio de 1974, e regulamentada pela Portaria 635, de 26 de dezembro de 1975. • Outras fontes não alimentares: suplementos e produtos dentários fluorados, como os cremes dentais, especialmente quando deglutidos por crianças. • A contribuição da escovação com produtos fluorados pode chegar a 0,6 mg/dia. Os produtos dentifrícios e enxaguatórios bucais devem atender à Portaria nº 22, de 20 de dezembro de 1989, do MS, quanto aos compostos de flúor e suas concentrações permitidos. FUNÇÕES Função antioxidante Participação na conversão de T4 em T3 Proteção contra ação nociva de metais pesados e xenobióticos Prevenção de doenças crônicas não transmissíveis Aumento da resistência no sistema imunológico Fertilidade masculina MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: SELÊNIO ABSORÇÃO, DISTRIBUIÇÃO E EXCREÇÃO MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: SELÊNIO FONTES ALIMENTARES • Vísceras e frutos do mar contêm cerca de 40 a 150 µg/100 g desse mineral; • carnes vermelhas, e 10 a 40 µg/100 g; grão e cereais, de 10 a 80 µg/100 g; • produtos lácteos, de 10 a 30 µg/100 g; e frutas e hortaliças, menos de 10 µg/100 g. • A castanha-do-pará contém cerca de 1.200 µg/100 g (12 µg/g), sendo uma das maiores fontes de selênio na alimentação. MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: SELÊNIO TOXICIDADE Graves distúrbios gastrintestinais Gosto metálico na boca Odor de alho exalado pelas vias respiratórias Distúrbios neurológicos Síndrome do estresse respiratório Infarto do miocárdio Falência renal Morte MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: SELÊNIO DEFICIÊNCIA o grupos vulneráveis: pacientes submetidos à NPT por período > 20 dias; enfermos de DCNT; pacientes com AIDS, Hepatite C, Hanseníase; portadores de doenças do TGI; fumantes; idosos; gestantes e lactantes; crianças de 2 – 10 anos e adolescentes do sexo feminino; populações que habitam regiões com solo pobre em selênio) o Doença de Keshan: cardiomiopatia endêmica (causa ambiental) o Doença de Kashin-Beck: osteartrite endêmica (degeneração e necrose de cartilagem do tecido ósseo) o Doença de Alzheimer: perda progressiva de memória e cognição emaranhado de neurofibrilas perdas sinápticas MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: SELÊNIO BIODISPONIBILIDADE, CONSUMO E EXCREÇÃO • O selênio da dieta é de alta biodisponibilidade: 84% (selenito) e 98% (selenometionina). • Selenometionina é transportada ativamente pelo mesmo sistema que transporta metionina. • A ingestão de selênio varia amplamente com o conteúdo de selênio no solo, onde os alimentos são produzidos. • Excreção urinária de selênio : metaneselenol, íons trimetilselenônio e dimetilselenito. • Tanto a dose quanto o estado nutricional de selênio do animal influencia a forma e a quantidade de selênio excretado na urina. MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: SELÊNIO • O corpo humano contém de 15 a 20 mg de iodo, dos quais 70 a 80% estão na glândula tireóide. • A função nutricional primordial do iodo é como componente dos hormônios da tireóide, tiroxina (T4) e triiodotironina (T3), representando 65% do T4 e 59% do T3. • Os hormônios da tireóide são essenciais aos mamíferos, por regularem a taxa metabólica, calorigênese, termorregulação, crescimento, desenvolvimento de diversos órgãos, síntese protéica e atividade enzimática. MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: IODO ABSORÇÃO, METABOLISMO E EXCREÇÃO • Em condições normais, a absorção do iodo é de cerca de 90%. • O iodato é reduzido a iodeto antes de ser absorvido. • O iodeto é captado principalmente pela glândula tireóide e rins. • Um transportador na membrana basal da tireóide é responsável pela transferência de iodeto da circulação e sua concentração na glândula em cerca de 20 a 50 vezes a do plasma. • Síntese do hormônio da tireóide: • Tiroglobulina + iodo = diiodotirosina e monoidotirosina. • A enzima tiroperoxidase, então, catalisa a associação de duas moléculas de diiodotirosina, formando tetraiodotironina ou tiroxina (T4). • Uma associação similar entre diiodotirosina e monoidotirosina produz triiodotironina (T3). • Dois terços do iodo são mantidos na forma dos precursores inativos, diiodotirosina e monoidotirosina, que são retirados da fração protéica por uma deiodinase específica e reciclados dentro da glândula tireóide, conservando o iodo no organismo. MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: IODO MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: IODO FONTES ALIMENTARES • O conteúdo de iodo dos alimentos é geralmente baixo e dependente do seu conteúdo no solo. • Alimentos de origem marinha apresentam maior concentração de iodo, por concentrarem o iodo proveniente do mar. • Alimentos processados também podem apresentar maiores teores em função da adição de sal iodado. • A iodação do sal de cozinha é obrigatória no Brasil. A Lei nº 1944, de 14 de agosto de 1953, instituiu a obrigatoriedade da adição de iodo no sal destinado ao consumo humano, na proporção de 10 mg de iodato de potássio por kg de sal. • Em 1974, passou a vigorar a Lei 6.150 e, em 1994, a Medida Provisória 672 deu nova redação à Lei, quanto à proporção de iodo, por kg de sal, que passa a ser estabelecida pelo Ministério da Saúde, tendo em vista a necessidade de iodação para o efetivo controle do bócio endêmico no país MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: IODO DEFICIÊNCIA MICROMINERAIS - ULTRATRAÇOS: IODO