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β-caroteno

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El β-caroteno (beta-caroteno) es un pigmento orgánico de color rojo anaranjado intenso, abundante en hongos, [ 7 ] plantas y frutas. Es un miembro de los carotenos , que son terpenoides (isoprenoides), sintetizados bioquímicamente a partir de ocho unidades de isopreno y, por lo tanto, tienen 40 carbonos .

El β-caroteno dietético es un compuesto provitamínico que se convierte en retinol (vitamina A) en el organismo. [ 8 ] En los alimentos, se encuentra en altas concentraciones en zanahorias , calabaza , espinacas y batata . [ 8 ] Se utiliza como suplemento dietético y puede prescribirse para tratar la protoporfiria eritropoyética , una afección hereditaria de sensibilidad a la luz solar. [ 9 ]

El β-caroteno es el carotenoide más común en las plantas. [ 8 ] Cuando se usa como colorante alimentario , tiene el número E E160a. [ 10 ] : 119 La estructura se dedujo en 1930. [ 11 ]

El aislamiento de β-caroteno de frutas ricas en carotenoides se realiza comúnmente mediante cromatografía en columna . Se extrae industrialmente de fuentes más ricas como el alga Dunaliella salina . [ 12 ] La separación de β-caroteno de la mezcla de otros carotenoides se basa en la polaridad de un compuesto. El β-caroteno es un compuesto no polar, por lo que se separa con un disolvente no polar como el hexano . [ 13 ] Debido a su alta conjugación , es de color intenso y, como hidrocarburo sin grupos funcionales, es lipofílico .

Actividad de la provitamina A

Los carotenoides vegetales son la principal fuente dietética de provitamina A en todo el mundo, siendo el β-caroteno el carotenoide provitamina A más conocido. [ 8 ] Otros incluyen el α-caroteno y la β-criptoxantina . [ 8 ] La absorción de carotenoides se limita al duodeno del intestino delgado . Una molécula de β-caroteno puede ser escindida por la enzima intestinal β,β-caroteno 15,15'-monooxigenasa en dos moléculas de vitamina A. [ 8 ] [ 14 ] [ 15 ]

Absorción, metabolismo y excreción

Como parte del proceso digestivo, los carotenoides de origen alimentario deben separarse de las células vegetales e incorporarse a micelas lipídicas para que sean bioaccesibles a los enterocitos intestinales . [ 8 ] Si ya se han extraído (o son sintéticos) y se presentan en una cápsula de suplemento dietético rellena de aceite, su biodisponibilidad es mayor que la de los alimentos. [ 16 ]

En la pared celular del enterocito, el β-caroteno es captado por la proteína transportadora de membrana SCARB1 (receptor depurador de clase B, tipo 1). El β-caroteno absorbido se incorpora directamente a los quilomicrones o bien se convierte primero en retinal y luego en retinol, unido a la proteína de unión al retinol 2 , antes de incorporarse a los quilomicrones. [ 8 ] El proceso de conversión consiste en la escisión de una molécula de β-caroteno por la enzima β-caroteno 15,15'-dioxigenasa , codificada por el gen BCO1, en dos moléculas de retinal. [ 8 ] Cuando el retinol plasmático se encuentra dentro del rango normal, la expresión génica de SCARB1 y BCO1 se suprime, creando un bucle de retroalimentación que suprime la absorción y conversión del β-caroteno. [ 16 ]

La mayoría de los quilomicrones son captados por el hígado y luego secretados a la sangre, donde se reempaquetan en lipoproteínas de baja densidad (LDL). [ 8 ] A partir de estas lipoproteínas circulantes y los quilomicrones que no pasaron por el hígado, el β-caroteno es absorbido por las células a través del receptor SCARB1. Los tejidos humanos difieren en la expresión de SCARB1 y, por lo tanto, en el contenido de β-caroteno. Ejemplos expresados ​​en ng/g de peso húmedo: hígado = 479, pulmón = 226, próstata = 163 y piel = 26. [ 16 ]

Una vez absorbido por las células del tejido periférico, el principal uso del β-caroteno absorbido es como precursor del retinal mediante la escisión simétrica por la enzima β-caroteno 15,15'-dioxigenasa, codificada por el gen BCO1. [ 8 ] Una cantidad menor es metabolizada por la enzima mitocondrial β-caroteno 9',10'-dioxigenasa, codificada por el gen BCO2. Los productos de esta escisión asimétrica son dos moléculas de β-ionona y rosaflueno. El gen BCO2 parece estar involucrado en la prevención de la acumulación excesiva de carotenoides; un defecto en el gen BCO2 en pollos produce una coloración amarilla en la piel debido a la acumulación en la grasa subcutánea. [ 17 ] [ 18 ]

Factores de conversión

Para contabilizar la ingesta de vitamina A en la dieta, el β-caroteno se puede convertir utilizando los equivalentes de actividad de retinol (RAE) más recientes o la unidad internacional (UI) más antigua. [ 8 ]

Equivalentes de actividad de retinol (RAE)

Desde 2001, el Instituto de Medicina de los Estados Unidos utiliza equivalentes de actividad de retinol (RAE) para sus ingestas dietéticas de referencia, definidas de la siguiente manera: [ 8 ] [ 19 ]

  • 1  μg RAE = 1  μg de retinol procedente de alimentos o suplementos
  • 1  μg de RAE = 2  μg de todo- trans -β-caroteno procedente de suplementos
  • 1  μg RAE = 12  μg de todo- trans -β-caroteno procedente de los alimentos
  • 1  μg RAE = 24  μg de α-caroteno o β-criptoxantina procedentes de los alimentos.

RAE tiene en cuenta la absorción variable de carotenoides y su conversión a vitamina A en humanos mejor que el equivalente de retinol (RE) anterior (1  μg RE = 1  μg de retinol, 6  μg de β-caroteno o 12  μg de α-caroteno o β-criptoxantina). [ 19 ] El RE fue desarrollado en 1967 por la Organización de las Naciones Unidas/ Organización Mundial de la Salud y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO/OMS). [ 20 ]

Unidades Internacionales

Otra unidad más antigua de actividad de vitamina A es la unidad internacional (UI). [ 8 ] Al igual que el equivalente de retinol, la unidad internacional no tiene en cuenta la absorción variable de carotenoides y su conversión a vitamina A por los seres humanos, así como el equivalente de actividad de retinol, más moderno. Las etiquetas de alimentos y suplementos generalmente todavía usan UI, pero la UI se puede convertir al equivalente de actividad de retinol, más útil, de la siguiente manera: [ 19 ]

  • 1  μg RAE = 3,33 UI de retinol
  • 1 UI de retinol = 0,3 μg RAE
  • 1 UI de β-caroteno procedente de suplementos = 0,3 μg RAE
  • 1 UI de β-caroteno procedente de los alimentos = 0,05 μg RAE
  • 1 UI de α-caroteno o β-criptoxantina procedente de los alimentos = 0,025 μg RAE1

Fuentes dietéticas

La ingesta diaria promedio de β-caroteno se encuentra en el rango de 2 a 7  mg, según una estimación de un análisis conjunto de 500 000 mujeres que viven en EE. UU., Canadá y algunos países europeos. [ 21 ] El betacaroteno se encuentra en muchos alimentos y se vende como suplemento dietético . [ 8 ] El β-caroteno contribuye al color naranja de muchas frutas y verduras. El gac vietnamita ( Momordica cochinchinensis Spreng.) y el aceite de palma crudo son fuentes particularmente ricas, al igual que las frutas amarillas y naranjas, como el melón , el mango , la calabaza y la papaya , y las hortalizas de raíz naranjas como las zanahorias y las batatas . [ 8 ]

El color del β-caroteno queda enmascarado por la clorofila en vegetales de hoja verde como las espinacas , la col rizada , las hojas de batata y las hojas de calabaza dulce . [ 8 ] [ 22 ]

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos enumera los alimentos con alto contenido de β-caroteno: [ 23 ]

No requiere dieta

Las organizaciones gubernamentales y no gubernamentales no han establecido un requerimiento dietético de β-caroteno. [ 16 ]

Efectos secundarios

El exceso de β-caroteno se almacena principalmente en los tejidos grasos del cuerpo. [ 8 ] El efecto secundario más común del consumo excesivo de β-caroteno es la carotenodermia , una afección físicamente inofensiva que se presenta como un notable tono anaranjado en la piel debido al depósito del carotenoide en la capa más externa de la epidermis . [ 8 ] [ 9 ] [ 16 ] [ 24 ]

Carotenosis

La carotenodermia , también conocida como carotenemia, es una afección médica benigna y reversible en la que un exceso de carotenoides en la dieta produce una coloración anaranjada en la capa más externa de la piel. [ 8 ] Se asocia con un valor elevado de β-caroteno en sangre. Esto puede ocurrir después de uno o dos meses de consumo de alimentos ricos en betacaroteno, como zanahorias, jugo de zanahoria, jugo de mandarina, mangos o, en África, aceite de palma roja. Los suplementos dietéticos de betacaroteno pueden tener el mismo efecto. La coloración se extiende a las palmas de las manos y las plantas de los pies, pero no a la esclerótica (la parte blanca del ojo) , lo que ayuda a distinguir la afección de la ictericia . La carotenodermia es reversible al cesar la ingesta excesiva. [ 25 ] Se ha confirmado que el consumo de más de 30  mg/día durante un período prolongado puede provocar carotenemia. [ 16 ] [ 26 ]

Sin riesgo de hipervitaminosis A

En la pared celular del enterocito , el β-caroteno es captado por la proteína transportadora de membrana SCARB1 (receptor depurador de clase B, tipo 1). El β-caroteno absorbido se incorpora directamente a los quilomicrones o bien se convierte primero en retinal y luego en retinol, unido a la proteína de unión al retinol 2 , antes de incorporarse a los quilomicrones. El proceso de conversión consiste en la escisión de una molécula de β-caroteno por la enzima β-caroteno 15,15'-dioxigenasa , codificada por el gen BCO1, en dos moléculas de retinal. Cuando los niveles plasmáticos de retinol se encuentran dentro del rango normal, la expresión génica de SCARB1 y BCO1 se suprime, creando un mecanismo de retroalimentación que inhibe la absorción y la conversión. Debido a estos dos mecanismos, una ingesta elevada no provoca hipervitaminosis A. [ 16 ]

interacciones medicamentosas

El β-caroteno puede interactuar con medicamentos utilizados para reducir el colesterol . [ 8 ] Tomarlos juntos puede disminuir la eficacia de estos medicamentos y se considera solo una interacción moderada. [ 8 ] Los secuestradores de ácidos biliares y los inhibidores de la bomba de protones pueden disminuir la absorción de β-caroteno. [ 27 ] Consumir alcohol con β-caroteno puede disminuir su capacidad de convertirse en retinol y posiblemente resultar en hepatotoxicidad . [ 28 ] Investigaciones sobre alimentos para animales sugieren que el β-caroteno podría actuar como un "antivitamina D" que contrarresta la disponibilidad de vitamina D en los forrajes . [ 29 ] [ 30 ]

Betacaroteno y cáncer de pulmón en fumadores

La suplementación crónica con altas dosis de β-caroteno aumenta la probabilidad de cáncer de pulmón en fumadores [ 8 ] [ 31 ], mientras que su vitámero natural, el retinol, aumenta el riesgo de cáncer de pulmón tanto en fumadores como en no fumadores. El efecto depende de la dosis de suplementación, ya que no se ha detectado daño pulmonar en quienes se exponen al humo del cigarrillo e ingieren una dosis fisiológica de β-caroteno (6  mg), a diferencia de quienes reciben una dosis farmacológica alta (30  mg). [ 8 ] [ 32 ]

Se ha atribuido el aumento de casos de cáncer de pulmón a la tendencia del β-caroteno a oxidarse, [ 33 ] pero, según la farmacocinética de la absorción y el transporte del β-caroteno a través del intestino y la falta de transportadores específicos de β-caroteno, es improbable que este llegue a los pulmones de los fumadores en cantidades suficientes. [ 34 ] Se requiere investigación adicional para comprender la relación entre el mayor riesgo de cáncer y la mortalidad por todas las causas tras la suplementación con β-caroteno.

Además, la suplementación con betacaroteno en dosis altas puede aumentar el riesgo de cáncer de próstata , hemorragia intracerebral y mortalidad cardiovascular y total, independientemente del tabaquismo. [ 8 ] [ 9 ]

Fuentes industriales

El β-caroteno se produce industrialmente mediante síntesis total (véase Retinol §  Síntesis industrial ) o mediante extracción a partir de fuentes biológicas como vegetales, microalgas (especialmente Dunaliella salina ) y microorganismos modificados genéticamente. La vía sintética es de bajo coste y alto rendimiento. [ 35 ]

Investigación

Las autoridades médicas generalmente recomiendan obtener betacaroteno de los alimentos en lugar de suplementos dietéticos. [ 8 ] Un metaanálisis de 2013 de ensayos controlados aleatorios  concluyó que la suplementación con betacaroteno en dosis altas (≥9,6 mg/día) se asocia con un aumento del 6% en el riesgo de mortalidad por todas las causas , mientras que la suplementación en dosis bajas (<9,6  mg/día) no tiene un efecto significativo en la mortalidad. [ 36 ] La investigación es insuficiente para determinar si un nivel mínimo de consumo de betacaroteno es necesario para la salud humana y para identificar qué problemas podrían surgir de una ingesta insuficiente de betacaroteno. [ 37 ] Sin embargo, un metaanálisis de 2018, principalmente de estudios de cohortes prospectivos, encontró que tanto el betacaroteno dietético como el circulante se asocian con un menor riesgo de mortalidad por todas las causas. La categoría de betacaroteno circulante más alta, en comparación con la más baja, se correlacionó con una reducción del 37% en el riesgo de mortalidad por todas las causas, mientras que la categoría de ingesta dietética de betacaroteno más alta, en comparación con la más baja, se relacionó con una disminución del 18% en el riesgo de mortalidad por todas las causas. [ 38 ]

Degeneración macular

La degeneración macular relacionada con la edad (DMAE) representa la principal causa de ceguera irreversible en personas mayores. La DMAE es una enfermedad retiniana por estrés oxidativo que afecta la mácula, causando una pérdida progresiva de la visión central. [ 39 ] Se ha confirmado el contenido de β-caroteno en el epitelio pigmentario de la retina humana. [ 16 ] Las revisiones informaron resultados mixtos para estudios observacionales, con algunos que informaron que las dietas más altas en β-caroteno se correlacionaron con un menor riesgo de DMAE, mientras que otros estudios no informaron beneficios. [ 40 ] Las revisiones informaron que para los ensayos de intervención que utilizaron solo β-caroteno, no hubo cambios en el riesgo de desarrollar DMAE. [ 8 ] [ 40 ] [ 41 ]

Cáncer

Un metaanálisis concluyó que la suplementación con β-caroteno no parece disminuir el riesgo de cáncer en general, ni de cánceres específicos como el de páncreas, colorrectal, próstata, mama, melanoma o piel en general. [ 8 ] [ 42 ] Los niveles altos de β-caroteno pueden aumentar el riesgo de cáncer de pulmón en fumadores actuales y exfumadores. [ 8 ] [ 43 ] Los resultados no son claros para el cáncer de tiroides. [ 44 ]

Catarata

Una revisión Cochrane examinó la suplementación con β-caroteno, vitamina C y vitamina E, de forma independiente y combinada, en personas para analizar las diferencias en el riesgo de cataratas , la extracción de cataratas, la progresión de las cataratas y la ralentización de la pérdida de agudeza visual. Estos estudios no encontraron evidencia de ningún efecto protector de la suplementación con β-caroteno para prevenir y ralentizar las cataratas relacionadas con la edad. [ 45 ] Un segundo metaanálisis recopiló datos de estudios que midieron el β-caroteno sérico derivado de la dieta e informó una disminución del 10 % en el riesgo de cataratas que no fue estadísticamente significativa. [ 46 ]

protoporfiria eritropoyética

Se pueden utilizar altas dosis de β-caroteno (hasta 180  mg al día) como tratamiento para la protoporfiria eritropoyética , un trastorno hereditario poco frecuente de sensibilidad a la luz solar, sin efectos tóxicos. [ 8 ] [ 9 ]

Secado de alimentos

Los alimentos ricos en colorantes carotenoides se decoloran al secarse. Esto se debe a la degradación térmica de los carotenoides, posiblemente a través de reacciones de isomerización y oxidación. [ 47 ]

Véase también

Referencias

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