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Universidad Nacional de Cajamarca Facultad de ciencias agrarias Escuela académico profesional de agronomía

BIOSÍNTESIS DE FITOESTEROLES I.

Introducción

Los fitoesteroles, son esteroles vegetales compuestos con 28 o 29 átomos de carbono, de estructura similar al colesterol 27 carbonos. Derivan del ciclo pentano perhidrofenantreno, diferenciándose en la cadena hidrocarbonada lateral en C-24. En el colesterol, esta cadena se forma por ocho carbonos saturados. Los fitoesteroles y los fitoestanoles son abundantes en el reino vegetal, ya que están presentes en los frutos, semillas, hojas y tallos de prácticamente todos los vegetales conocidos. Los fitoesteroles de mayor proporción son: beta-sitosterol, campesterol y stigmasterol, quienes en su conjunto constituyen el 95-98% de los fitoesteroles identificados Los fitoesteroles y los fitoestanoles (formas saturadas de los fitoesteroles) son esteroles de origen vegetal y cuya estructura química es muy similar a la del colesterol. Los fitoesteroles difieren estructuralmente del colesterol por la presencia de sustituyentes de tipo metilo o etilo en la cadena hidrocarbonada lateral de la molécula. En los fitoesteroles la cadena hidrocarbonada está formada por 9 o 10 carbonos, y en algunos de ellos presenta un doble enlace (stigmasterol), mientras que en el colesterol esta cadena está formada por 8 carbonos y es saturada.

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II.

Objetivos A. Objetivo general

Averiguar y explicar de forma detallada el tema de la biosíntesis de fitoesteroles.

B. Objetivos específicos

 Explicar las características de los fitoesteroles.  Explicar en qué consiste la biosíntesis de los fitoesteroles.  Dar a conocer sobre cómo actúan los fitoesteroles.  Esquematizar la estructura química de los fitoesteroles.

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III.

Marco teórico

3.1. ¿Qué son los fitoesteroles? Los esteroles vegetales o fitoesteroles son esteroles derivados de plantas con estructuras similares y funciones análogas al colesterol de los vertebrados. Como sabemos, el colesterol es el esterol predominante en animales y desempeña importantes funciones en el organismo: es el precursor de la síntesis de diversas hormonas esteroideas, sirve para estabilizar las membranas celulares y, en forma de ésteres de colesterol usualmente asociados con triacilglicéridos, participan en los procesos de transporte/almacenamiento de lípidos. Las membranas de las plantas contienen poco o nada de colesterol, pero presentan varios tipos de esteroles vegetales. En general se cree que estas sustancias actúan como componentes estructurales de las membranas vegetales a la vez que sirven de intermediarios para la biosíntesis de celulosa y numerosos productos vegetales secundarios, como los alcaloides, entre otros. Los fitosteroles difieren sólo sutilmente del colesterol y no son fácilmente separables en forma física de él. Existen dos tipos generales de fitosteroles, los fitosteroles D5 como sitosteroles, a los que se denomina esteroles, y los fitosteroles reducidos 5a análogos, tales como el sitostanol, conocidos como estanoles.

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3.2. Clases de los fitoesteroles Los fitosteroles consisten en compuestos esteroles de muchas plantas que difieren levemente del colesterol. La figura 1 muestra las estructuras de dos clases generales de fitosteroles, los fitosteroles D5, o “esteroles”, y los fitosteroles 5a-reducidos, o “estanoles”. Tanto esteroles como estanoles se encuentran en los alimentos, pero predominan los esteroles. Varias revisiones recientes se han concentrado en los fitosteroles y su efecto sobre el metabolismo del colesterol. Los esteroles y estanoles parecen ser igualmente eficaces ya sea que se usen en forma esterificada o no esterificada, y muchas fuentes de fitosteroles de diferente composición estructural son activos.

Figura 1. Estructuras de fitosteroles

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3.3. Formulaciones de fitosteroles Debido a su estructura cristalina inerte y su solubilidad limitada tanto en agua como en aceite, los fitosteroles puros pueden tomar semanas en disolverse en la bilis y no son consistentemente eficaces en reducir la absorción de colesterol. Los fitosteroles por ende necesitan ser formulados antes de usarse. el método más popular ha sido esterificarlos, aumentando su solubilidad lipídica, y disolverlos en una grasa alimentaria como la margarina. Sin embargo, la grasa transportadora es una desventaja potencial

para

los

individuos

hipercolesterolémicos

que

están

frecuentemente en sobrepeso, y se ha puesto considerable esfuerzo en distribuir los fitosteroles en alimentos bajos en grasa o sin grasa. en un estudio dietario se informó que los ésteres de estanol agregados directamente a un yogur con sólo el 0,7% de grasa disminuyó el colesterol ldl a 13,7%. Aunque el método exacto de formulación no se informó, los datos sugieren que la cantidad de grasa necesitada puede ser menos que la que se sospechaba previamente. En otro estudio se agregó ésteres de fitosterol a carne picada con 15% de grasa y se demostró que una sola dosis diaria de 2,7gr de fitosteroles en la carne cocida reducía el colesterol d a 14,6% es probable que la cocción ayudara a disolver los fitosteroles en la grasa de la carne. Una alternativa al uso de alimentos grasos es emulsionar fitosteroles no esterificados con lecitina en dispersión acuosa y usarlos en alimentos sin grasa. en 3 días la administración de una fórmula líquida con 3 gr por día de estanoles emulsionados con lecitina redujo la absorción de colesterol a 40%.

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Los estanoles emulsionados con lecitina proporcionados en las yemas de huevo cocido o en limonada redujeron la absorción de colesterol a 38% y 32%, respectivamente, en pruebas de una comida. En un estudio de alimentación crónica los estanoles de soja emulsionados con lecitina dados a 1,9 gr por día en limonada sin grasa redujeron el colesterol ldl al 14%, estableciendo que los fitosteroles no esterificados en una bebida sin grasa pueden ser clínicamente eficaces. Sin embargo, un estudio similar bien controlado de 1,8 gr por día de fitosteroles de aceite de resina agregados directamente a bebidas bajas en grasas o sin grasa utilizando un proceso patentado no produjo cambios en los niveles de colesterol ldl. La principal diferencia entre los últimos dos estudios fue aparentemente la presencia o ausencia de una formulación con lecitina y el grado de dispersión de fitosteroles micelar. Considerados conjuntamente, estos estudios sugieren que los fitosteroles usados solos en medio acuoso pueden ser ineficaces, pero pueden activarse por un pre-tratamiento apropiado. Se necesita más trabajo para identificar las formulaciones aceptables y matrices de alimentos y para desarrollar criterios de fabricación que se asocian con buenos resultados clínicos.

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3.4. Fuentes de esteroles vegetales En todos los alimentos vegetales contienen cantidades apreciables de esteroles vegetales En la Tabla 1 se muestran los valores del contenido total de esteroles vegetales en alimentos representativos. La fuente más concentrada son los aceites vegetales, como los de maíz, girasol, soja y colza (que contienen entre un 0,1% y 0,8%), de tal manera que una persona que consuma al día 30 g de aceite de maíz estaría ingiriendo alrededor de 300 mg de esteroles vegetales, una cantidad que se ha demostrado ya posee alguna eficacia a la hora de reducir la absorción de colesterol Una excepción es el aceite de palma, que es deficiente en esteroles vegetales tras el proceso de refinado. También se encuentran en legumbres (0,2%) y, en menor cantidad, en frutos secos, pan y vegetales. Cabe decir que, con excepción de los carbohidratos altamente refinados y los productos animales, casi todos los otros alimentos contribuyen de manera apreciable a la ingesta de esteroles vegetales. En las dietas occidentales la ingesta diaria de estas sustancias se estima en unos 150-400 mg, aproximadamente la misma que la ingesta de colesterol, siendo mayor en algunas dietas vegetarianas y en la dieta japonesa, en las cuales puede llegar a 300-500 mg/día

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TABLA Nº 1NTATIVOS (11). Esteroles vegetales Alimento

(mg/100 g porción comestible)

Aceite de maíz

952

Aceite de girasol

725

Aceite de semilla de soja

221

Aceite de oliva

176

Almendras

143

Alubias

76

Maíz

70

Trigo

69

Aceite de palma

49

Lechuga

38

Plátano

16

Manzana

12

Tomate

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3.5. Estructura química de fitoesteroles Los fitoesteroles y los fitoestanoles (formas reducidas de los fitoesteroles) son esteroles de origen vegetal y cuya estructura química es muy similar a la del colesterol. Sin embargo, los fitoesteroles difieren estructuralmente del colesterol (que posee 27 carbonos, C27) por la presencia de sustituyentes de tipo metilo o etilo en la cadena lateral de la molécula. Los fitoesteroles son particularmente abundantes en el reino vegetal: están presentes en los frutos, semillas, hojas y tallos de prácticamente todos los vegetales conocidos. Por este motivo, también están presentes normalmente en nuestra dieta. Se estima que la ingesta diaria de fitoesteroles, la que obviamente es muy variable ya que depende de los hábitos alimentarios de la población, se encuentra en un rango que va desde los 160 mg/día hasta los 500 mg/día. Si bien los fitoesteroles químicamente identificados suman más de 25 estructuras diferentes, son tres los que están en mayor proporción en sus fuentes de origen: el a-sitosterol (C29), el campesterol (C28) y el stigmasterol (C29), quienes en su conjunto constituyen el 95%98% de los fitoesteroles identificables en extractos vegetales. Los fitoesteroles comparten con el colesterol el núcleo central de la molécula, esto es la estructura ciclopentano perhidrofenantreno (D-5 insaturado, conservando el grupo -OH que sustituye el carbono 3 de la estructura cíclica). La diferencia estructural de los fitoesteroles con el colesterol y entre los diferentes fitoesteroles radica en la cadena hidrocarbonada lateral. En el colesterol esta cadena está formada por ocho carbones y es saturada. En los fitoesteroles está formada por 9 o 10 carbones y en algunos de ellos presenta un doble enlace (stigmasterol). Los fitoestanoles están en menor proporción que los fitoesteroles en el reino vegetal, pero pueden ser

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formados por la reducción química del doble enlace de la posición D-5 de la estructura cíclica. Industrialmente se preparan los respectivos derivados saturados del a-sitosterol (sitostanol), del campesterol (campestanol) y del stigmasterol (stigmastanol). Se ha propuesto que la diferencia estructural en la cadena lateral de los fitoesteroles y de los fitoestanoles con el colesterol es responsable de los particulares efectos hipocolesterolémicos atribuidos a ambos esteroles vegetales y también de la baja absorción a nivel del tracto intestinal que se ha observado para estos esteroles. La concentración sérica de fitoesteroles en humanos está en el rango de 0,31,7 mg/dL y la de los fitoestanoles es menor de 0,1mg/dL, esto es, mucho menor que la de colesterol (150-300 mg/dL). La muestra la estructura del colesterol y de los principales fitoesteroles y fitoestanoles.

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3.6. Mecanismo bioquímico del efecto hipocolesterolemico de los fitoesteroles y fitoestanoles. No está totalmente elucidado el mecanismo mediante el cual los fitoesteroles

y

los

hipocolesterolémicos.

fitoestanoles Sin

embargo,

dietarios basado

en

ejercen sus

efectos

propiedades

fisicoquímicas, se ha postulado que estas sustancias actúan a tres niveles diferentes: inhiben la absorción a nivel intestinal del colesterol, tanto aquel de origen dietario como biliar, inhiben la reesterificación del colesterol a nivel de la actividad de la ACAT, aumentan la actividad y la expresión del transportador tipo ABC, acelerando el eflujo de colesterol desde las células intestinales al lumen intestinal. Debido a que los fitoesteroles son más lipofílicos que el propio colesterol, propiedad derivada de las características de mayor extensión y complejidad de la cadena lateral, los esteroles y los estanoles desplazarían competitivamente al colesterol desde la micela mixta formada por la acción de los fosfolípidos y de las sales biliares en el lumen intestinal. De esta forma, al tomar contacto la micela mixta con el ribete en cepillo formado por las microvellocidades de las células intestinales, los fitoesteroles ocuparían el lugar del colesterol. El colesterol no emulsionado (desplazado de la micela) no puede ser absorbido y es eliminado con las deposiciones. Por su parte, los fitoesteroles y más particularmente los fitoestanoles presentan escasa absorción a nivel intestinal, por lo cual durante el proceso de transferencia de los ácidos grasos y monoglicéridos desde la micela a las células intestinales, y que produce el desensamblaje de la micela mixta, los esteroles y estanoles se liberarían acompañando al colesterol no absorbido, siendo finalmente excretados con las deposiciones. Este constituiría el primer nivel de acción de los esteroles.

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La absorción intestinal de los fitoesteroles es extremadamente baja (menos del 0,5%-1%) y la de los fitoestanoles menor aún. Sin embargo, cuando estos esteroles (y estanoles) son absorbidos, ejercerían una inhibición de la ACAT (segundo nivel de acción), con lo cual el colesterol no sería eficientemente reesterificado e incorporado a los quilomicrones, estimulado así el eflujo hacia el lumen intestinal del colesterol no esterificado. Los esteroles producirían una sobre-expresión de los genes que codifican las proteínas de la estructura del transportador ABC, acelerando así el eflujo de colesterol (tercer nivel de acción). resume los posibles mecanismos de acción de los fitoesteroles y fitoestanoles.

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3.7. Biosíntesis de los esteroles vegetales La biosíntesis y el metabolismo de los esteroles son bastante diferentes en plantas y animales. En los animales, el colesterol es sintetizado a partir del acetato a través del escualeno, compuesto de cadena lineal que luego es ciclado para dar lugar a muchos intermediarios precursores de esteroles, pero el producto final es principalmente colesterol puro, de tal forma que en los humanos tan sólo se encuentran cantidades traza de productos relacionados. El cuerpo humano no puede sintetizar esteroles vegetales, por lo que su ingesta mediante la dieta es la única fuente de estas moléculas en el plasma. En las plantas, los esteroles vegetales son sintetizados también a partir de acetato a través de escualeno, pero el primer producto ciclado tras el escualeno es el cicloartenol. Algunos alimentos, como el arroz, contienen cicloartenol o compuestos relacionados en cantidades significativas. A partir de este compuesto las plantas producen una diversidad de productos derivados, de tal manera que cada especie dispone de perfiles de esteroles característicos. Aunque se producen modificaciones en el núcleo de esterol, la mayoría de los esteroles vegetales tienen un núcleo que es idéntico al colesterol, con cambios en la cadena lateral. Por otra parte, si bien en los animales la mayor parte del colesterol aparece en forma libre, con una cierta proporción en forma de ésteres con ácidos grasos en las lipoproteínas y células especializadas, las plantas, tal como se ha comentado, disponen de una mayor variedad de derivados de esteroles vegetales en la posición-3: ésteres de ácidos grasos, ésteres de ferulato y esteroles vegetales glicosilados.

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IV.

CONCLUSIONES Los fitoesteroles pueden generar disminuciones entre el 10% y el 20% en el colesterol total y aproximadamente el 10% en el colesterol LDL,

resultados

de

gran

interés

para

los

pacientes

con

hipercolesterolemias moderadas o con antecedentes de riesgo cardiovascular. En el estudio de Fitoesteroles plasmáticos logramos identificar los marcadores de una dieta saludable y un riesgo cardiometabólico menor. Logramos conocer en que consiste la biosíntesis de los Fitoesteroles.

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V.

Bibliografía o https://www.google.com.pe/search?q=montecito&source=lnms&tbm =isch&sa=X&ved=0ahUKEwj7pLCKiuzUAhVL6iYKHRgIC34Q_AUI BigB&biw=1360&bih=638#tbm=isch&q=mecanismo+de+accion+de +los+fitoesteroles&imgrc=_ o http://paltita.com/pdf/salud_es.pdf o http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071775182004031100003 o http://www.medicina.usmp.edu.pe/medicina/horizonte/2011_2/Art6_ Vol11_N2.pdf o http://www.nutricion.org/publicaciones/pdf/libro_blanco_esteroles_v egetales.pdf o http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/129904/jmg1de1.pdf?seq uence=1

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