Minerais biodisponibilidade

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MINERAIS 
Minerais são substâncias inorgânicas, exigidas pelo organismo para uma variedade de funções, incluindo: formar a arquitetura dos ossos, constituintes de fluidos corporais, cofatores de enzimas, enviar sinais/impulsos nervosos. Podem ser solúveis ou insolúveis em água. Todo mineral é proveniente do solo. 
FORMA IÔNICA: sais minerais solúveis dissolvidos em água, formam os íons. É nessa forma que eles desempenham a sua atividade reguladora fundamental. 
FORMA IMOBILIZADA: sais minerais insolúveis em água entram na composição de estruturas esqueléticas e de sustentação, como os ossos, nos vertebrados, ou os pólipos de corais ou carapaças de algas diatomáceas, entre outras. 
Caracterizados em duas classes: 
A. Macrominerais: são necessários em quantidades maiores do que outros, por exemplo: cálcio, fósforo, magnésio, sódio, potássio e cloro.
B. Microminerais (ou oligoelementos, ou minerais traço): são necessários em pequenas quantidades, mas não menos importante do que os outros, por exemplo: ferro, zinco, iodo, flúor, selênio e cobre.
Quelato: ligação extremamente forte. São minerais ligados a um aminoácido e que possuem maior capacidade de serem absorvidos pelo organismo.
Cálcio 
O cálcio é um íon essencial ao organismo. Ele possui funções estruturais e funcionais que englobam desde a formação e manutenção do esqueleto até a regulação tempo-espacial na função neuronal e, possivelmente, atua na inibição da proliferação de algumas células cancerígenas. É o mineral mais abundante no corpo humano, responsável por cerca de 1 a 2% do peso corporal. Desse total, cerca de 99% são encontrados em dentes e ossos. O restante encontra-se no sangue, no fluido extracelular, nos músculos e em outros tecidos. Para a mineralização óssea são necessárias concentrações adequadas de cálcio (Ca2+) e de fosfato (PO4 3-) no fluido extracelular e periósteo. Todo cálcio e fosfato devem estar solúveis para serem absorvidos. 
Concentração de cálcio sérico = 2,15-2,6 mmol/L ou 8,8 a 10,5 g/dL. 
Além de seu papel na estrutura do organismo, como sustentação para o esqueleto e como protetor dos órgãos internos, o osso serve como reservatório de cálcio e fósforo visando à manutenção das concentrações normais no plasma e no fluido extracelular.
Primeira absorção do Cálcio no organismo é nas células para contração muscular, todo cálcio do musculo é guardado no reticulo sarcoplasmático. 
O cálcio também é importante na regulação da contração muscular, pois a proteína troponina que regula a contratibilidade de actina e miosina é dependente de cálcio; tanto hipo quanto hipercalcemia levam a distúrbios no controle da contração muscular e tetania. Proteínas ligadoras de cálcio são também essenciais para: a) secreção de hormônios e neurotransmissores; b) adesão celular; e c) função das proteínas do citoesqueleto.
Os íons de cálcio possuem, ainda, função como segundo mensageiro nas células do sistema imunológico, incluindo células T, B e mastócitos. Os sinais de Ca2+ regulam a ativação e diferenciação de linfócitos e uma variedade de processos transcricionais.
As vias do cálcio pelo organismo envolvem ingestão, digestão, tempo do trânsito intestinal, no qual o cálcio é absorvido transepitelialmente, e, por último, excreção. A absorção do cálcio ocorre por duas vias: uma transcelular (absorção por meio das células intestinais), que é ativa e saturável, e outra paracelular (absorção entre as células intestinais), passiva e não saturável. O cálcio é absorvido no lúmen intestinal. O transporte ativo do cálcio para o enterócito e sua saída da célula é dependente da ação da 1,25-di-hidroxivitamina D3 [1,25(OH)2 D3 ], a forma ativa da vitamina D, também conhecida como hormônio calcitriol, e de seus receptores. Esse mecanismo é responsável pela maior parte da absorção do cálcio quando os níveis de ingestão são moderados ou baixos, e se dá principalmente no duodeno. O componente ativo é saturável, estimulado pela 1,25(OH) D3 (calcitriol), regulado pela ingestão dietética e pelas necessidades do organismo. O calcitriol influencia o transporte ativo, aumentando a permeabilidade da membrana, regulando a migração de cálcio através das células intestinais e aumentando o nível de calbindina (proteína transportadora de cálcio – CaBP).1,9 A fração de cálcio absorvida aumenta conforme sua ingestão diminui. Trata-se de uma adaptação parcial à restrição de cálcio, resultando no aumento do transporte ativo mediado pelo calcitriol. Portanto, o transporte ativo é caracterizado como principal mecanismo de absorção de cálcio quando a ingestão desse componente é baixa.
Conforme a ingestão de cálcio aumenta (> 500 mg/dia), a difusão passiva apresenta maior participação na absorção do cálcio. Em vista disso, o processo passivo pode tornar-se o mecanismo predominante de absorção de grandes doses de cálcio, uma vez que o transporte ativo já está saturado. Componentes da dieta, como as proteínas do leite e a lactose, que aumentam a solubilidade e a osmolaridade do cálcio no íleo, tendem a estimular a difusão passiva. Por outro lado, outros fatores (fosfatos, oxalatos e fitatos) tornam o cálcio insolúvel em pH neutro, dificultando a absorção passiva no íleo. Assim, a solubilidade do cálcio é dependente da forma química do sal de cálcio e do pH em dada região intestinal. Mudanças estruturais na junção delgada das células afetam indiretamente a absorção de cálcio pela via paracelular, uma vez que essas junções são moduladas por hormônios, fatores de crescimento, citocinas, toxinas e, possivelmente, por fosforilação.
O hormônio do crescimento (GH) pode promover a absorção do cálcio indiretamente, ativando a 1α hidroxilase renal e elevando a concentração sérica da 1,25(OH)2 D3. Trata-se de um mecanismo importante durante a fase de crescimento, na qual o ganho de massa óssea é bastante rápido (estirão pubertério). 
Cálcio e sódio compartilham do mesmo sistema de transporte no túbulo renal proximal. Alta ingestão de cloreto de sódio (NaCl) resulta em maior absorção de sódio, com aumento do sódio urinário e obrigatoriamente maior perda de cálcio pela urina.
Dos muitos efeitos adversos que podem ocorrer, há três mais estudados e mais importantes do ponto de vista biológico: formação de pedra nos rins, síndrome de hipercalcemia e insuficiência renal. Atualmente, também se tem dado atenção para a interação do cálcio com a absorção de outros minerais essenciais.
O raquitismo é uma doença que ocorre em crianças e adolescentes resultante da falha na mineralização do osso recém-formado. Antes que a deficiência seja suficientemente avançada para que apareçam as lesões anatômicas, o prejuízo na mineralização pode ser detectado pela densidade reduzida do osso obtida por radiografia. A osteomalácia é um defeito na remineralização do osso. Ocorre desmineralização progressiva, mas com matriz óssea adequada, provocando dores nos ossos e deformidades do esqueleto, com fraqueza muscular. Tanto o raquitismo quanto a osteomalácia podem estar relacionados com a falta de vitamina D.
A osteoporose é uma condição que envolve a perda da matriz e do mineral do osso, o que é comum em idosos. Diferentemente da osteomalácia, não há defeito na mineralização do osso. A menor densidade do osso torna-o mais suscetível à fratura, ao passo que na osteomalácia a matriz do osso pobremente mineralizada está sujeita à deformação em vez de fratura.
O cálcio no organismo está envolvido na manutenção da pressão sanguínea normal, trabalhando em conjunto com vários outros íons. Cálcio e sódio são cátions monovalentes e divalentes presentes extracelularmente, ao passo que magnésio e potássio predominam intracelularmente. Juntos, esses íons influenciam na pressão sanguínea, afetando o tônus vascular por meio da regulação de proteínas contráteis e do transporte de substâncias pelas membranas. Pessoas com pressão alta tendem a ter concentrações mais baixas de íons de cálcio no sangue que o normal. Mais precisamente, pressão sanguínea alta é acompanhada por altas concentrações de cálcio intracelular, sobretudoem eritrócitos, plaquetas e linfócitos, altos níveis de PTH circulante e alta excreção de cálcio pela urina. Ingestão maior de cálcio não necessariamente normalizará a habilidade em se utilizar o mineral.
FÓSFORO
A palavra fósforo vem do grego phos (luz) e phoros (portador), já que muitas dessas substâncias são capazes de emitir luz26. É encontrado na natureza principalmente na forma de fosfato, que apresenta um átomo central de fósforo, quatro átomos de oxigênio e de zero a três átomos de hidrogênio.
No organismo humano, o fósforo é encontrado principalmente sob a forma de fosfatos e apenas uma pequena porção está em forma livre. Cerca de 85% do total de fósforo corporal encontram-se estocados como hidroxiapatita [Ca10(PO4 )6 (OH)2 ] nos ossos e dentes. O restante está distribuído nos músculos (14%) e 1% está nos fluidos corporais. 
O fósforo tem um papel estrutural de grande importância no organismo. Constitui o componente principal dos ossos e dentes e faz parte da estrutura química dos fosfolipídios, fosfoglicídeos, fosfoproteínas, ácidos nucleicos e nucleotídeos. Os fosfolipídios, como a fosfatidilcolina e fosfatidilserina, são componentes estruturais das membranas celulares e funcionam nos canais iônicos contribuindo na estrutura e carga iônica e em vias de sinalização celular, que necessitam da fosforilação de enzimas. Esses fosfolipídios são responsáveis pela permeabilidade seletiva da membrana plasmática ante a entrada e saída de moléculas.
Os grupos fosfato são também importantes para a agregação plaquetária e para a ativação dos fatores X e V na cascata de coagulação. O fósforo também apresenta a função de tamponar sistemas ácidos ou alcalinos, auxiliando na manutenção do pH; é imprescindível na transdução de sinal entre as células e os tecidos por meio da atividade das quinases e fosforilases cuja ação conjunta é responsável pela regulação do metabolismo e pela manutenção da homeostase; faz parte da estrutura química de coenzimas essenciais ao metabolismo corporal, além de ser componentes-chave de duas moléculas de extrema importância para a manutenção da vida: o ATP e o 2,3-difosfoglicerato. O ATP funciona como uma molécula de armazenamento temporário de energia, sendo essencial para todos os processos fisiológicos e metabólicos. O 2,3-difosfoglicerato atua possibilitando a liberação do oxigênio da hemoglobina e sua posterior distribuição aos tecidos.
Produção e armazenagem de energia: trifosfato de adenosina (ATP). Os ácidos nucleicos (DNA e RNA), são longas cadeias de moléculas contendo fosfato. Uma série de enzimas, hormonios e moléculas de sinalização celular dependem de fosforilação para a sua ativação. O fósforo também ajuda a manter o equilíbrio ácido-base normal (pH), agindo como um dos mais importantes tampões do corpo. Além de todas essas funções, o fósforo, sob a forma de fosfato, é componente dos ácidos desoxirribonucleico (DNA) e ribonucleico (RNA). Essas moléculas estão presentes no núcleo celular, apresentando funções de transmissão das informações hereditárias e síntese proteica, respectivamente. 
O fósforo presente nos alimentos é uma mistura de fósforo nas formas inorgânica e orgânica. Fosfatases intestinais hidrolisam a forma orgânica e, assim, a maior parte da absorção ocorre como fósforo inorgânico.
O fósforo é absorvido em todo o intestino delgado. No duodeno, a absorção acontece por mecanismo de transporte ativo. Nesse caso, o transporte do fósforo se dá pelo cotransporte do íon sódio. A razão do transporte de fósforo dependente de sódio é aumentada pela 1,25-di-hidroxivitamina D [1,25(OH)2 D3 ]. O transporte de fósforo no jejuno e íleo ocorre por mecanismo passivo. A razão de transporte de fósforo nesse caso é dependente principalmente de sua concentração no lúmen e é independente dos níveis de outros nutrientes e de processos que utilizam energia. 
O PTH é um hormônio que atua na regulação homeostática do cálcio e do fósforo. Baixas concentrações séricas de cálcio (hipocalcemia) e elevadas em fósforo (hiperfosfatemia) estimulam a liberação do PTH que, por sua vez, leva ao aumento da liberação do cálcio dos ossos e aumento da excreção renal de fósforo. A atividade do PTH é mediada pelo fator-23 de crescimento do fibroblasto (FGF-23), produzido em células do tecido ósseo (osteócitos). O FGF-23 induz à excreção renal de fósforo e inibe a conversão do calcidiol em calcitriol. Elevadas concentrações desse fator foram encontradas em pacientes com doenças renais, caracterizados pela retenção renal de fósforo; e naqueles com osteomalácia, pela existência de tumores. 
Por outro lado, baixas concentrações de fósforo estimulam a atividade renal da enzima 1-alfa hidroxilase, promovendo o aumento da absorção intestinal do mineral e a consequente diminuição da excreção do fósforo. 
Outro fator importante para a regulação da homeostase do fósforo é a concentração sérica de cálcio, a qual depende do quanto é absorvido e excretado. A Figura 25.1 mostra o efeito do PTH no metabolismo da vitamina D, no tecido ósseo e nos rins, de forma a manter concentrações normais de cálcio e fósforo corporais. 
Valores altos podem significar: Podem resultar de alteração do metabolismo ósseo, causado por depósitos de fosfato de cálcio. Quando os valores são altos, podem ser o resultado de um quadro de acidose, que ocorre na cetoacidose diabética. Acromegalia. Doenças ósseas. Consolidação óssea em pacientes que sofreram fraturas. Hipoparatireoidismo. Obstrução intestinal. Insuficiência renal. Valores baixos podem indicar: Hiperparatireoidismo. Síndrome de má absorção. Má nutrição. Acidose tubular renal. Tratamento da cetoacidose diabética. Medicamentos que podem alterar os resultados: Acetazolamida, esteróides anabólicos, antiácidos com capacidade de se unir a fosfatos, uso de soros glicosados endovenosos, de forma prolongada, uso de adrenalina, insulina, hormônios masculinos, vitamina D (em quantidades excessivas).
A biodisponibilidade do fósforo é dependente de sua absorção que, por sua vez, é influenciada por uma série de fatores, incluindo a forma química do fósforo no alimento e a presença de substâncias que podem se complexar ao mineral, alterando sua absorção. Existem dois tipos de fósforo nos alimentos: o naturalmente encontrado (orgânico) e o intencionalmente adicionado (inorgânico), os quais diferem quanto à taxa e eficiência de absorção. O fósforo orgânico apresenta uma menor taxa de absorção, é menos biodisponível e necessita da ação de enzimas digestivas para ser degradado e absorvido. Já o fósforo inorgânico é rapidamente absorvido, mais biodisponível, não necessita da ação enzimática e se dissocia rapidamente no ambiente ácido estomacal. A hipofosfatemia crônica pode resultar em uma menor sensibilidade da hemoglobina ao oxigênio, comprometendo a oxigenação dos tecidos e a produção de energia nas células eritrocitárias. 
O fósforo é encontrado nos alimentos como componente natural de moléculas biológicas e como aditivo alimentar na forma de vários sais de fosfato. Esses sais são usados em alimentos processados com funções não nutricionais, mas sim tecnológicas, como para a retenção de umidade.
A insuficiência renal dificulta a excreção do mineral, levando ao desequilíbrio da homeostase do fósforo. Outras causas da hiperfosfatemia incluem imobilidade, desidratação, hemodiálise, uso abusivo de laxantes em pacientes com função renal prejudicada, intoxicação por vitamina D e acidose metabólica. O excesso de fósforo nos fluidos extracelulares pode favorecer a ocorrência de hipocalcemia, formando um precipitado de fosfato de cálcio. Esse precipitado pode se depositar em diversos tecidos, sendo, com frequência, observado no fígado, rins, miocárdio e endotélio.
Magnésio 
O magnésio (Mg) é o principal cátion intracelular, com concentração livre no citosol. Esse mineral afeta muitas funções celulares, incluindo transporte de íons potássio (K) e cálcio (Ca), além de modular sinais de transdução, metabolismo de energia e proliferação celular. A principal função do Mg é estabilizara estrutura de ATP nos músculos e em outros tecidos moles. 
Mais de 60% de todo o magnésio no corpo encontra-se no esqueleto ósseo, cerca de 27% é encontrado no músculo, enquanto 6 a 7% é encontrada em outras células, e menos de 1% encontra-se fora de células. Ativa a mais de 300 enzimas (relacionadas ao metabolismo energético). Garante a adequada formação e função do DNA e RNA. Facilita a secreção de PTH.
Na sua deficiência ocorrem aumento da excitabilidade muscular, arritmias cardíacas, tetania e relaxamento do músculo vascular liso, e, portanto, tem um efeito oposto ao dos íons Ca na pressão sanguínea. A baixa ingestão pela dieta e a perda renal excessiva do Mg têm sido associadas com a elevação da pressão sanguínea.
O Mg é absorvido sobretudo no íleo e no cólon. Não há competição com o Ca para a absorção. Cerca de 40-60% do magnésio total ingerido é absorvido, e 25% de Mg absorvido é secretado novamente para o lúmem intestinal, podendo ser reabsorvido. 
O balanço de Mg é mantido pela regulação da excreção urinária. Cerca de 75% do total de Mg plasmático é filtrado pela membrana glomerular, sendo apenas 15% reabsorvidos no túbulo proximal e o restante na alça de Henle ascendente. Cerca de 20 a 30% do Mg dos ossos é livremente intercambiável com o do plasma, e nesse caso age como tampão, mantendo as concentrações plasmáticas. O Mg não intercambiável dos ossos permanece constante, mesmo quando a ingestão do mineral não é adequada para manter o balanço. Calcitonina, Glucagon e PTH aumentam a reabsorção. T3 e T4, aldosterona, depleção de fosfato e potássio e acidoses aumentam a excreção.
Os vegetais folhosos são as melhores fontes, seguidos por legumes, produtos marinhos, nozes, cereais e derivados do leite. O Mg faz parte da clorofila, pigmento verde das plantas, o que torna os vegetais de folhas verdes suas maiores fontes nas dietas. Cerca de 80% do Mg presente nos cereais pode ser removido com o refinamento da farinha. Fitato, fibras, álcool ou excesso de fosfato e de Ca diminuem a absorção do Mg, ao passo que a lactose e outros carboidratos podem aumentar. Álcool e cafeína aumentam a excreção de Mg pela via urinária.
Altas doses de Zinco, em forma de suplemento, podem interferir com a absorção de magnésio, por mecanismos ainda não estabelecidos. Proteína dietética pode afetar a absorção de magnésio. Um estudo em homens adolescentes descobriu que a absorção de magnésio foi menor quando a ingestão de proteínas foi menos de 30 gramas/dia, e maior ingestão de proteína (93 gramas/dia vs 43 gramas/dia) foram associados com a absorção de magnésio melhorada em adolescentes Calcitriol (VD3) pode aumentar a absorção intestinal de magnésio em pequena quantidade, no entanto, a absorção de magnésio parece não ser dependente do calcitriol, como é a absorção de cálcio e fosfato. Ingestão de cálcio elevado não afeta a absorção do magnésio na maioria dos estudos. Níveis inadequados de magnésio no sangue são conhecidos por resultar em baixos níveis de cálcio do sangue, resistência à ação do PTH e resistência a alguns dos efeitos da vitamina D.
O desenvolvimento de deficiência em Mg geralmente está ligado a distúrbios na absorção e/ou no aumento na excreção renal. Doenças renais, acidose metabólica e diurese causam aumento da perda de Mg, ao passo que a diarreia persistente prejudica a absorção. Anorexia, náusea, vômitos, letargia e fraqueza são sintomas típicos da deficiência em Mg, e se a deficiência for grave, pode ocorrer parestesia, irritabilidade, diminuição de atenção e confusão mental.
Como o Mg tem papel central na atividade neuronal, excitabilidade cardíaca, transmissão neuromuscular, contração muscular, tônus vasomotor e pressão arterial, é significativamente relacionado ao desempenho físico. 
Valores altos podem significar: Podem resultar de alteração de falha renal ou insuficiência adrenal. Valores baixos podem indicar: Alcoolismo crônico; má absorção; diarréia; pancreatite; queimaduras graves; tratamento diurético; aspiração gástrica prolongada.. Medicamentos que podem alterar os resultados: Antiácidos, Gluconato de cálcio, Catárticos (laxantes e purgantes), Diuréticos e Magnésio (óxido, gluconato, cloreto).
Sódio e potássio 
Entre os íons que exercem papel importante na manutenção da pressão osmótica e do equilíbrio hídrico e ácido básico do organismo. O sódio é o cátion mais abundante no líquido extracelular do corpo. Ele age com outros eletrólitos, em especial o potássio, no líquido intracelular, para regular a pressão osmótica e manter o equilíbrio hídrico no interior do organismo. A ingestão inadequada de potássio pode aumentar o risco de doenças cardiovasculares, particularmente o acidente vascular cerebral. Uma ingestão de potássio igual à de sódio poderia ser um fator protetor ao aumento da pressão sanguínea8 e também responsável por uma diminuição da mortalidade por doenças cardiovasculares.
Além da manutenção do equilíbrio hídrico e ácido básico, o sódio é necessário para transmitir os impulsos nervosos e estimular a ação muscular, sendo o cátion mais abundante no líquido extracelular do corpo humano. É também necessário ao transporte ativo de substâncias por meio das membranas celulares, sendo bem conhecida sua participação na absorção da glicose no intestino delgado. 
Pequenas alterações na concentração do potássio extracelular podem afetar a relação potássio extracelular-intracelular e, portanto, afetar a transmissão neural, a contração muscular e o tônus vascular.