Hierro y cinc

El Hierro

El hierro es el cuarto elemento más abundante en la Tierra y es indispensable para el crecimiento de prácticamente cualquier organismo, si bien sólo se encuentra en pequeñas cantidades en las células vivas. Sin embargo, además de un nutriente esencial, es una sustancia potencialmente tóxica para las células y como tal requiere unos procesos de regulación muy complejos que permitan satisfacer las necesidades de las células evitando una acumulación excesiva.

En los sistemas biológicos sus estados de oxidación normales son el ferroso (Fe²⁺) y el férrico (Fe³⁺). En las zonas neutra y alcalina de pH, el potencial redox del hierro en soluciones acuosas favorece el estado férrico, mientras que a valores de pH ácidos, el equilibrio favorece el estado ferroso. En condiciones fisiológicas, el potencial redox favorece al ión férrico en casi todos los tejidos.

La concentración de hierro en el cuerpo varía en función de la edad, del sexo y de los órganos o tejidos que se examinen. Así, aproximadamente un tercio de las reservas corporales de hierro se encuentran en el hígado, un tercio en la médula ósea y el resto en el bazo y otros tejidos.

El hierro presente en los distintos compartimentos corporales se puede agrupar en dos categorías:

• Hierro hemo: se trata del hierro que forma parte de la estructura del grupo hemo, principalmente en la hemoglobina, mioglobina, citocromos y otras hemoproteínas. El hierro del grupo hemo se encuentra en forma de hierro ferroso.
  
• Hierro no hemo: se encuentra formando parte de enzimas relacionadas fundamentalmente con el metabolismo oxidativo en las que el hierro no aparece formando parte del grupo hemo.
  

Funciones del hierro

Las funciones del hierro derivan de sus propiedades físico-químicas. Así, el hierro puede unirse a muchos ligandos gracias a sus orbitales d vacíos. Tiene afinidad por átomos electronegativos (O, N, S) que proporcionan los electrones para formar enlaces con el hierro. De esta manera, el hierro puede participar en gran cantidad de reacciones bioquímicas. Sin embargo esta característica le permite también fijarse a distintas macromoléculas e influir sobre su estructura y función con resultados potencialmente perjudiciales para el organismo.

En cualquier caso, el hierro es que es un componente esencial de cientos de proteínas y enzimas que participan en numerosas reacciones clave del metabolismo y desempeñan funciones diversas:

• Transporte y almacenamiento de oxígeno: La hemoglobina, la mioglobina y otras proteínas que contienen un grupo hemo en su estructura, están implicadas en el transporte y almacenamiento de oxígeno. El papel de la hemoglobina, que es la proteína mayoritaria en los eritrocitos, es transportar oxígeno desde los pulmones al resto del organismo. Esta función deriva de la capacidad de esta proteína para captar oxígeno muy rápidamente a su paso por los pulmones y liberarlo según las necesidades en los distintos tejidos. Por su parte la mioglobina participa en el transporte y el almacenamiento a corto plazo de oxígeno en las células musculares, cuyas necesidades de aporte de oxígeno durante el ejercicio son muy elevadas.
  
• Transferencia de electrones y Metabolismo energético: Los citocromos son moléculas que contienen un grupo hemo en su estructura y que desempeñan un papel fundamental en la cadena transportadora de electrones mitocondrial y, en consecuencia, en la producción de energía. Además de su función en el metabolismo energético, algunas familias de citocromos, como la P450, participan en el metabolismo de numerosas moléculas así como en procesos de detoxificación.
  
• Antioxidante y funciones pro-oxidantes beneficiosas: La catalasa y la peroxidasa son enzimas que contienen un grupo hemo en su estructura y que forman parte de los mecanismos endógenos de defensa antioxidante, concretamente catalizando la reacción que transforma el peróxido de hidrógeno (una especie reactiva de oxígeno potencialmente dañina para las células) en agua y oxígeno. Por otra parte, y dentro de los sistemas de respuesta inmunitaria, algunos tipos de leucocitos fagocitan bacterias y utilizan especies reactivas de oxígeno para destruirlas. La síntesis de estas especies reactivas de oxígeno por parte de los neutrófilos está catalizada por la mieloperoxidasa, una enzima que contiene un grupo hemo en su estructura. No obstante, el hierro puede ser un potente agente pro-oxidante, ya que produce reacciones de oxidación que conducen a la producción de radial hidroxilo (a través de la reacción de Fenton), extraordinariamente tóxico para las células.
  
• Sensor de oxígeno: Las situaciones de hipoxia, como las que experimentan las personas que viven en zonas de gran altitud o aquéllas que sufren enfermedades respiratorias obstructivas crónicas, inducen una respuesta fisiológica compensatoria que da lugar a un aumento en la formación de eritrocitos, angiogénesis y aumento de la producción de enzimas implicadas en el metabolismo anaeróbico. Se ha descrito que en condiciones de hipoxia, determinados factores de transcripción conocidos como Factores de transcipción inducibles por hipoxia (HIF, del inglés Hypoxia Inducible Factors), se unen a elementos de respuesta en genes que codifican para proteínas implicadas en la respuesta fisiológica compensatoria a la hipoxia, aumentando su síntesis. A su vez, estos HIF se activan en presencia de enzimas dependientes de hierro.
  
• Síntesis de ADN: La ribonucleótido reductasa, una enzima necesaria para la síntesis de ADN, es dependiente de hierro.
  
• Regulación de los niveles intracelulares de hierro: Las proteínas Reguladoras del Hierro (IRP, del inglés Iron Regulatory Proteins) se unen a los Elementos de Respuesta al Hierro (IRE, del inglés Iron Responsive Elements), secuencias cortas de nucleótidos del ARN mensajero que codifican para proteínas clave en la regulación del almacenamiento y metabolismo del hierro. Cuando el aporte de hierro es elevado, se une mucho hierro a las IRP evitando así que éstas se unan a los IRE relacionados con la transcripción de proteínas de transporte de hierro, pero aumentando la síntesis de proteínas relacionadas con el almacenamiento de hierro y con la síntesis del grupo hemo. Por el contrario, cuando el aporte de hierro es bajo, más IRP pueden unirse a los IRE relacionados con la transcripción de proteínas de transporte de hierro aumentando su transcripción (para asegurar un aporte adecuado de hierro a las células) y disminuyendo la síntesis de proteínas relacionadas con el almacenamiento de hierro y con la síntesis del grupo hemo.
  

Absorción y metabolismo del hierro

Los varones adultos sanos poseen unas reservas de 35-45 mg de hierro/kg de peso corporal, cantidad algo menor en mujeres en edad fértil debido a las perdidas menstruales.

La regulación homeostática de las reservas de hierro tiene lugar a nivel de su absorción intestinal y mediante el reciclado del hierro contenido, fundamentalmente, en los grupos hemo de eritrocitos viejos o alterados, dado que el organismo carece de un mecanismo eficiente para la excreción de hierro. No obstante, se pierde diariamente en torno a 1 mg de hierro por distintos mecanismos (sudoración, secreciones biliares, renovación de los epitelios mucosos y cutáneos e incluso heces y orina) y en determinadas situaciones como la menstruación, el embarazo y la lactancia, las perdidas de hierro son mayores de lo habitual (en los varones se pierden aproximadamente 0,6 mg/día, principalmente por las heces, y en las mujeres 1,3 mg/día debido fundamentalmente a las pérdidas menstruales).

Absorción intestinal del hierro

El principal lugar de absorción de hierro es el intestino delgado, siendo máxima en el duodeno y está inversamente relacionada con los almacenes corporales y directamente con la tasa de eritropoyesis. La cantidad de hierro que puede ser absorbida oscila en un rango muy amplio, entre menos de un 1% y más del 50%, si bien el valor medio de absorción podría considerarse entre un 10 y un 15%.

El hígado desempeña una función importante en el metabolismo del hierro, ya que es el principal lugar de síntesis de varias proteínas implicadas en el transporte y metabolismo del hierro.

Las células epiteliales de la mucosa duodenal son sensibles al estado de las reservas corporales de hierro, siendo capaces de regular adecuadamente el transporte desde el intestino hasta la circulación, aunque una vez captado puede aún ser excretado con la descamación de las células intestinales tras 72 h. Los enterocitos se descaman continuamente hacia la luz intestinal, perdiéndose la ferritina presente en dicho enterocitos.

Para que se produzca la absorción del hierro éste debe estar en estado ferroso, por lo cual el hierro férrico de procedencia alimentaria debe reducirse. Además, el hierro férrico, al encontrarse en los alimentos unido, sobre todo, a ácidos orgánicos y proteínas, requiere de la actuación de la pepsina y del ácido clorhídrico gástrico para separarlo de sus uniones, creándose además, gracias al ácido, un ambiente reductor adecuado.

La captación de hierro por parte de los enterocitos se realiza mediante una serie de receptores y proteínas de unión, si bien a concentraciones elevadas puede ser absorbido pasivamente por vía paracelular. La transferencia de hierro hemo y no hemo a través de las células de la mucosa intestinal sigue diferentes mecanismos:

• Hierro no hemo: La absorción del hierro no hemo depende, no sólo de su concentración, sino también del pH, el cual influye en su solubilidad. El hierro no hemo debe encontrarse en el duodeno en una forma soluble para poder absorberse. Así, se ioniza en el estómago por la acidez del jugo gástrico, pasando a forma ferrosa y siendo quelado por sustancias solubilizantes como el ácido ascórbico, azúcares o aminoácidos azufrados. En el duodeno, donde el pH es 7, la mayor parte del hierro férrico que no ha sido quelado precipita, ya que las sales férricas no son solubles a pH 7, mientras que sí lo son las ferrosas. Por otra parte, diversos compuestos de origen vegetal, como los taninos y los fitatos, forman complejos insolubles con el hierro que no son absorbidos.
  La mucina de la luz duodenal colabora en la solubilización de los iones férricos. Unido a la mucina, el hierro no precipita en el intestino y puede unirse a una integrina (proteína transmembrana de la membrana plasmática de los enterocitos) la cual transfiere el hierro desde la superficie luminar de los enterocitos al citoplasma. La porción citoplasmática de la integrina interacciona con la mobilferrina, una proteína citoplasmática que fija el hierro internalizado por la integrina. La mobilferrina actúa como lanzadera citoplasmática, transfiriendo el hierro, bien a la ferritina citoplasmática o bien hacia la membrana basolateral, desde donde se transporta hacia los capilares, donde será captado por la transferrina sanguínea.
  Se absorbe entre un 3 y un 8% del hierro no hemo total de la dieta, su absorción se ve afectada por el nivel de hierro del sujeto y se modifica por muchos factores dietéticos.
  
• Hierro hemo: su absorción tiene lugar como estructura porfirínica intacta a través de receptores específicos presentes en la mucosa del borde en cepillo, encontrándose poco influeciado por los factores luminales, ya que en esta forma química no puede ser quelado por los diferentes ligandos. Esto justifica en parte su mayor absorción respecto a la del hierro no hemo. Una vez captado el hierro hemo, la estructura porfirínica es degradada mediante una hemooxigenasa generándose bilirrubina que pasa a la circulación portal, quedando el hierro en forma inorgánica, formando parte del total de hierro enterocitario común.
  Se absorbe entre un 25 y un 40 % del hierro hemo total de la dieta, su absorción no se ve afectada por el nivel de hierro del sujeto y está poco influida por factores dietéticos.
  
  

El transporte del hierro enterocitario desde el citosol hasta la circulación lo realiza la ferroportina o proteína-I de transporte de metales (MPT-I). Unido a esta proteína, el hierro llega a la membrana basolateral de los enterocitos donde el transportador de metales divalentes (DMT-I) forma un canal a través del cual el hierro atraviesa la membrana basolateral de los enterocitos y se incorpora a la circulación. Probablemente el hierro es captado en forma ferrosa, por lo que es oxidado a su forma férrica, uniéndose después a la proteína sérica transportadora de hierro férrico, la transferrina.

Existen diversos factores que afectan a la absorción intestinal de hierro, los cuales podrían agruparse en:

• Nivel de hierro del organismo: la deficiencia de hierro, producida por causas diversas como baja ingesta de hierro, cuadros hemorrágicos y otras situaciones que estimulan la eritropoyesis, conduce a un aumento de su absorción. En este sentido hay que tener en cuenta que en las mujeres en edad fértil el porcentaje de absorción de hierro es mayor que en los varones debido a las pérdidas de hierro aumentadas como consecuencia de las pérdias menstruales. Por el contrario, cuando los depósitos corporales están saturados, sólo se absorbe una pequeña cantidad del hierro dietario.
  
• Factores alimentarios: determinados factores de la dieta aumentan o reducen la absorción intestinal de hierro, siendo distinto el efecto sobre el hierro no hemo o hemo:
  
  • El hierro hemo se encuentra afectado por la presencia de proteínas de origen animal, que incrementan su absorción, y por el calcio, que la inhibe, pero nunca de manera acusada.
    
  • El hierro no hemo se encuentra afectado por un gran número de factores dietéticos:
    
    • Entre los potenciadores de su absorción se encuentran el ácido ascórbico (reduce el hierro férrico a hierro ferroso e impide la formación de complejos insolubles, formando por el contrario un quelato soluble), proteínas de origen animal (el mecanismo por el que potencian la absorción de hierro no hemo no está claro), ácidos orgánicos (succínico, cítrico, málico, láctico, tartárico) y el alcohol (consumo moderado).
      
    • Entre los inhibidores de la absorción de hierro están los fitatos, oxalatos, polifenoles, algunas proteínas vegetales y diversos minerales (cinc, manganeso, magnesio, cobre, calcio). El caso del calcio es especialmente interesante, pues puede llegar a tener una gran influencia en la absorción del hierro. Por ello es conveniente evitar, en la medida de lo posible y sin alterar los hábitos alimentarios, la ingesta conjunta de alimentos ricos en ambos minerales en una comida. La razón de este hecho parece radicar en un mecanismo de inhibición a nivel de la mobilferrina.
      
      

Esta diferente situación respecto a la absorción de hierro hemo y no hemo, condicionada por la naturaleza química de ambos, explica que el grado de absorción sea siempre muy superior en el caso de la forma hemo, que apenas se afecta por factores luminales, ni estimuladores ni inhibidores. Este diferente grado de absorción de ambas formas explica la biodisponibilidad del hierro contenido en diferentes alimentos de procedencia animal y vegetal. No obstante, aunque el hierro hemo no constituye en una dieta occidental más del 10 % del total, dada su gran biodisponibilidad su aporte representa un tercio de la cantidad absorbida.

Teóricamente se puede mejorar la absorción del hierro a través de dos mecanismos:

• Mejora de la biodisponibilidad del hierro en la dieta:
  
  • Aumentando los factores que incrementan la absorción del hierro (ácido ascórbico, carne, pescado…).
    
  • Disminuyendo los factores que inhiben la absorción (fitatos, taninos...).
    
• Aumento de la ingesta de hierro absorbible:
  
  • Más ejercicio físico (que se traduce en una mayor ingesta).
    
  • Mejora de la composición de la comida (menor consumo de productos refinados refinados, de alimentos ricos en lípidos...).
    
  • Consumo de alimentos enriquecidos en hierro.
    

Reciclado del hierro

El mecanismo de reciclado del hierro es bastante eficaz. De hecho, la mayor parte del hierro requerido para la síntesis de hemoglobina proviene de los grupos hemo de los eritrocitos viejos o alterados.

La vida media de los eritrocitos es de unos 120 días. Con el tiempo, los sistemas metabólicos de los eritrocitos pierden su actividad de forma progresiva y las células se hacen cada vez más frágiles. La destrucción de los eritrocitos viejos o alterados puede seguir dos vías:

• La mayoría son fagocitados por los macrófagos del Sistema fagocítico mononuclear, especialmente en el bazo, el hígado (células de Kupffer) y la médula ósea. Los eritrocitos captados son digeridos por los lisosomas secundarios para liberar el grupo hemo.
  
• Algunos se destruyen (hemólisis) en el torrente sanguíneo, como consecuencia de la debilidad de su membrana. Las células se rompen al pasar por puntos estrechos de la circulación. Así, muchos se destruyen a su paso por la pulpa roja del bazo, ya que los sinusoides tienen 3 micras de diámetro y los eritrocitos 8. La hemoglobina liberada es catabolizada y finalmente reutilizada en la síntesis de nueva hemoglobina mediante dos vías:
  
  • Se une a la haptoglogina (una glucoproteína plasmática sintetizada en el hígado), formando complejos hemoglobina-haptoglobina.
    
  • Se escinde en globina y grupo hemo. El grupo hemo se une a la Hemopexina (proteína plasmática transportadora sintetizada en el hígado), formando complejos hemo-hemopexina.
    
  Los complejos hemoglobina-haptoglobina y hemo-hemopexina son eliminados de la circulación por los macrófagos del sistema fagocítico mononuclear.
  
  

En el macrófago, la hemoglobina liberada es escindida en globina y un grupo hemo. La globina es catabolizada a aminoácidos por proteasas, que posteriormente son utilizados en la síntesis proteica. Por su parte el grupo hemo, tanto el derivado de la escisión de la hemoglobina escindida como el procedente de los eritrocitos fagocitados y de los complejos Hemoglobina-Haptoglobina y Hemo- Hemopexina es escindido por acción de la hemooxigenasa, que abre el anillo porfirina del hemo y libera el hierro. La biliverdina es el anillo tetrapirrólico abierto y la bilirrubina es el anillo tetrapirrólico abierto y con el doble enlace central de la molécula reducido.

La bilirrubina se libera a sangre, donde se une a la albúmina, porque su estructura la hace muy poco hidrosoluble. A su paso a través de la microcirculación hepática, la albúmina libera la bilirrubina hacia los hepatocitos. Atraviesa sin problema la membrana plasmática y ya en el citosol se une a la Ligandina. En el retículo endoplasmático se conjuga con residuos de ácido glucurónico (y en menor medida con otros azúcares como glucosa, xilosa...). De esta manera aumenta su hidrosolubilidad y puede excretarse a través de la bilis, llegando a la región distal del intestino delgado y al colon, donde las bacterias anaeróbicas allí presentes hidrolizan los residuos de ácido glucurónico y reducen la bilirrubina a una serie de compuestos conocidos como urobilinógenos, que pueden reabsorberse y volver al hígado a través de la circulación portal. El 90% se vuelven a excretar nuevamente en la bilis y el resto son filtrados por el riñón y eliminados por la orina. Contribuyen al color característico de las heces y la orina.

Los macrófagos transfieren la mayor parte del hierro liberado a la sangre, donde se une a la transferrina. No obstante también almacenan parte del hierro. Cuando la tasa de destrucción de eritrocitos supera a su síntesis, el hierro se acumula dentro de los macrófagos. Cuando por el contrario este balance se desplaza a favor de la síntesis de nuevos eritrocitos, los macrófagos liberan el hierro acumulado.

Metabolismo del hierro

El hierro liberado a la sangre por los macrófagos es transportado en su forma férrica unido a transferrina.

La transferrina es una ß1-glucoproteína sintetizada en el hígado. Cada molécula de transferrina tiene dos sitios de unión al hierro férrico, que normalmente están saturados al 20-50 %. Puede unir varios metales, si bien la afinidad más elevada es hacia el ión férrico y no une el ión ferroso. La unión de cada ión férrico depende de la fijación coordinada de un anión, que en estado fisiológico es el carbonato:

Apotransferrina + Fe³⁺ + CO₃^2- -> Transferrina·Fe³⁺ + CO3

Transferrina·FeFe³⁺ + CO3 -> Transferrina·2(Fe³⁺ + CO₃^2-)

Se denomina apotransferrina a la proteína que no contiene hierro, transferrina monoférrica cuando contiene un átomo de hierro y transferrina diférrica cuando contiene 2 átomos. Cuando todos los sitios de transporte están ocupados se habla de tranferrina saturada.

En situaciones fisiológicas, aproximadamente 1/9 de las moléculas de transferrina se encuentra saturado con hierro en ambos centros, 4/9 en uno u otro centro y 4/9 está libre de hierro. Esta transferrina libre protege frente a las infecciones ya que si un individuo, por la causa que sea, tiene una sobrecarga de hierro, el valor de la transferrina sérica estará próximo a la saturación, es decir, estarán disponibles en el suero pequeñas cantidades de hierro libre. Microorganismos dependientes de hierro y que normalmente no son patógenos, pueden convertirse en patógenos en esas circunstancias.

El hierro transportado por la transferrina entra en las células gracias a la unión de ésta al receptor específico de transferrina (RTf) situado en la superficie celular, una proteína presente en todas las células a excepción de los eritrocitos maduros.

El RTf es una proteína transmembrana que consta de dos subunidades unidas por un puente disulfuro. Cada subunidad consta de un segmento transmembrana y de una porción extracelular a la que se une la molécula de transferrina. Tras la unión al receptor, el complejo transferrina-RTf es endocitado. La internalización depende de la fosforilación del receptor por el complejo Calcio-Calmodulina- Proteína kinasa C. El pH ácido del interior de la vesícula de endocitosis hace que el hierro se libere de la transferrina. El complejo RTf-apotransferrina vuelve a la superficie celular, donde tanto la apotransferrina como el RTf vuelven a estar disponibles para un nuevo ciclo de transporte y captación de hierro.

Por su parte, el hierro, una vez en el interior celular, se reduce al estado ferroso y es incorporado al grupo hemo o almacenado en forma de ferritina. La ferritina está presente en la mayoría de las células y es una forma de almacenamiento de hierro fácilmente movilizable. Su función es almacenar y aislar los átomos de hierro del medio intracelular, evitando así cualquier efecto tóxico en los componentes intracelulares. La ferritina está constituida por una capa polipeptídica exterior (Apoferritina) con un núcleo central de hidróxido férrico-fosfato. La apoferritina consta de 24 subunidades con una combinación variable de cadenas H (pesadas) y cadenas L (ligeras), dando lugar a una serie de isoproteínas. Las subunidades H se encuentran predominantemente en las células sanguíneas nucleadas y en el corazón, mientras que las subunidades L predominan en el hígado y en el bazo. La síntesis de las subunidades está regulada por la concentración de hierro libre intracelular. La proporción entre hierro y polipéptido no es constante, ya que la proteína tiene capacidad para almacenar hierro según las necesidades fisiológicas. Tiene capacidad para 4500 átomos, pero suele contener menos de 3000. Cuando el hierro se encuentra en exceso, la capacidad de almacenamiento de la apoferritina puede quedar superada. Esto lleva al depósito de hierro al lado de las esferas de ferritina. Esta deposición amorfa de hierro se denomina histológicamente hemosiderina. La hemosiderina es un complejo insoluble derivado de la ferritina. Son grandes agregados de varias subunidades de ferritina que han perdido sus proteínas. Tiene una concentración de hierro mayor que la de la ferritina, pero libera el hierro más lentamente.

Ingestas recomendadas del hierro

Los depósitos de hierro deben rellenarse mediante la ingesta diaria. No obstante, la deficiencia de hierro es la enfermedad nutricional más común en todo el mundo, afectando a ente 500 y 600 millones de personas.

Las cantidades recomendadas de ingesta de hierro varían con la edad, el sexo y la situación fisiológica. Así, las necesidades son máximas en las mujeres en edad fértil, así como durante el embarazo y la lactancia y durante la adolescencia. Los neonatos a término nacen con reservas de hierro gracias al transporte placentario durante la vida fetal, sobre todo durante el último trimestre, por lo que el requerimiento diario de hierro durante los primeros meses de vida es bajo.

Fuentes alimentarias del hierro

El hierro se encuentra en un número limitado de alimentos animales y vegetales. La mejor fuente de hierro alimentario es el hígado, aunque también los mariscos, la carne (especialmente la de caballo, las carnes de caza y las de animales de crianza en pastoreo o semiconfinados) y el pescado, mientras que la leche y los derivados lácteos están casi exentos de hierro. Por otro lado, las principales fuentes vegetales son las legumbres, los frutos secos y algunas verduras, si bien su absorción es mucho menor, dado que se encuentran en forma no hemo.

Deficiencia y toxicidad del hierro

La deficiencia de hierro puede definirse como aquella situación en la que se produce un balance negativo lo suficientemente intenso y duradero como para comprometer la síntesis de hemoglobina y del resto de los compuestos férricos. La evolución de la deficiencia de hierro puede clasificarse en tres estadios de menor a mayor severidad:
- Ferropenia latente: es una situación en la que los depósitos de hierro están vacíos pero que por si misma no implica ningún estado patológico.
- Ferropenia manifiesta: si el balance de hierro continua siendo negativo, comienza a afectase el compartimento de hierro funcional o tisular, lo cual afecta a la eritropoyesis por fallo en el aporte de hierro de hierro a la célula, con disminución de los compuestos de hierro y descenso ligero de la hemoglobina sin llegar a alcanzar niveles patológicos.
- Anemia ferropénica: la síntesis de hemoglobina está afectada, así como la formación de eritrocitos. La anemia ferropénica se caracteriza por ser microcítica e hipocrómica y sus síntomas (fatiga, taquicardia…) son consecuencia de un aporte inadecuado de oxígeno a los tejidos.

Las causas de la deficiencia de hierro son básicamente un aporte dietético insuficiente, unas pérdidas excesivas, un aumento de los requerimientos o una combinación de los anteriores.

Los principales grupos de individuos susceptibles de desarrollar una deficiencia de hierro son los niños de entre 4 meses y 6 años, los adolescentes, las mujeres embarazadas, individuos que sufren hemorragias crónicas, enfermos celiacos, vegetarianos estrictos y deportistas de alto nivel.

No se conocen fenómenos toxicológicos debidos a un aporte excesivo de hierro a partir de alimentos, excepto algunos casos debidos a contaminación por utensilios culinarios. Sin embargo, sí han sido descritos casos de ingesta excesiva a partir de suplementos de sulfato ferroso, especialmente en niños. Asimismo, existen diversos desórdenes genéticos que pueden conducir a una acumulación patológica de hierro, especialmente la hemocromatosis hereditaria, que se caracteriza por un aumento en la absorción intestinal de hierro y un depósito de este exceso de hierro en el hígado y otros tejidos, aumentando especialmente el riesgo de desarrollar cirrosis hepática.

El Cinc

Aunque se sabe desde hace mucho tiempo que el cinc es un mineral esencial para todas las formas de vida, no fue hasta los años 60 del siglo XX cuando se demostró su esencialidad en humanos.

La cantidad de cinc en el cuerpo de un adulto oscila entre 1,5 y 2,5 g, el 60 % del cual se encuentra en el tejido muscular, el cual, junto con el hueso, contabiliza el 90% del total corporal. La concentración en los tejidos blandos (músculo, cerebro, pulmón, corazón) es relativamente estable e independiente del aporte dietético, mientras que el contenido en cinc en otros tejidos (hueso, testículos, cabello, sangre) tiende a reflejar la ingesta de este mineral. Por otra parte, las concentraciones más altas se encuentran en la piel, el cabello, las uñas, la retina y los testículos, siendo los niveles plasmáticos próximos a 100 µg/dl.

Funciones del cinc

Numerosos aspectos del metabolismo celular son dependientes de cinc. El cinc juega un papel importante en el crecimiento y desarrollo, la respuesta inmune, la función neurológica y la reproducción. A nivel celular, las funciones del cinc pueden agruparse en tres categorías:

• Actividad enzimática: actualmente se conoce que es necesario para el funcionamiento de más de 120 enzimas de todo tipo.
  
• Estructural: el cinc desempeña un papel importante en la estructura de muchas proteínas. Las estructuras en "dedos de cinc" que presentan muchas proteínas permiten estabilizar su estructura. El cinc también juega un papel importante en la estabilización de las membranas celulares.
  Participa en la supresión de radicales libres en células aisladas, una vez iniciada la formación de peróxidos, ya que determina, junto con el cobre, la estructura y función de la Cu-Zn SOD (Cobre-Cinc Superóxido Dismutasa), una ezima que actúa eliminando eficazmente los aniones superóxido.
  
• Reguladora: muchas proteínas en cuya estructura presentan dedos de cinc regulan la expresión génica al actuar como factores de transcripción. Además, el cinc también juega un papel importante en la señalización celular, en la secreción hormonal y en la transmisión del impulso nervioso.
  
  

Absorción y metabolismo del cinc

La absorción y excreción del zinc están controladas por mecanismos homeostáticos no muy bien conocidos. Sin embargo, se sabe que cuando la ingesta de zinc es baja, la absorción intestinal aumenta notablemente mientras que se reducen las pérdidas de este elemento por la orina y en la tracto intestinal.

El cinc de los alimentos se encuentra asociado fundamentalmente con proteínas y ácidos nucleicos, lo que requiere de un proceso digestivo normal para que pueda estar disponible para la absorción correspondiente.

Absorción

El cinc se absorbe fundamentalmente en el intestino delgado. Se absorbe entre el 20 y el 50% del cinc aportado a través de los alimentos, aunque tiende a disminuir con la edad y depende del estado nutricional del individuo y de la composición de la dieta en cuanto a la presencia de elementos favorecedores e inhibidores de la absorción. Así, algunos componentes de la dieta como fitatos y fibra forman compuestos de baja solubilidad con el cinc, reduciendo la cantidad disponible para ser absorbida. Además, determinados minerales, como el hierro inorgánico puede alterar la absorción del cinc a dosis farmacológicas. Por el contrario, determinados ligandos, como algunos aminoácidos (histidina, metionina y cisteína), favorecen la captación de cinc.

La mayoría del cinc es absorbido por un proceso transcelular, teniendo el yeyuno la mayor velocidad de transporte. La absorción parece ser un proceso activo saturable a altas concentraciones intraluminales de cinc, existiendo un aumento de la velocidad de transporte en situación de depleción de cinc. A ingestas elevadas de cinc, suele tener lugar un transporte no saturable probablemente de tipo paracelular.

El mecanismo por el cual el cinc penetra en los enterocitos por transporte activo no es del todo conocido. En la actualidad se han identificado diferentes transportadores de cinc localizados en las membranas celulares que difieren entre ellos por la especificidad tisular, la localización en la célula, si transportan el cinc hacia dentro o hacia fuera de la célula, la expresión regulada o constitutiva y la sensibilidad al cinc. Concretamente en los enterocitos se postula que los transportadores de cinc ZnT y DMT1 (y también la familia de transportadores ZIP que aunque no se han encontrado en los enterocitos no se descarta que pudieran encontrarse) podrían ser los responsables de capturar e internalizar el cinc en la célula.

Una vez en el interior del enterocito, el cinc se une a proteínas de almacenamiento, especialmente la metalotioneína (MT) y otras metaloproteínas. Actualmente se conoce que la expresión de MT está determinada por el estatus corporal del cinc. Mediante movimientos transcelulares, las metaloproteínas transportan el cinc hasta el extremo basolateral de los enterocitos para su paso a la sangre. El paso a la sangre se realiza también mediante un mecanismo de transporte activo ya que las concentraciones de cinc plasmáticas son mayores que las concentraciones intracelulares.

Metabolismo

El cinc liberado desde los enterocitos es transportado por la sangre al hígado, siendo la albúmina la principal proteína transportadora del cinc, aunque también lo son en menor medida la transferrina y la a2-macroglobulina. Una parte importante del cinc de la sangre se localiza en los eritrocitos, si bien el tejido que lo capta en mayor proporción es el hígado, seguido del hueso, la piel, el riñón y el timo.

A diferencia de lo que ocurre con otros iones, el cinc no se almacena en el organismo y el exceso es eliminado. La excreción de cinc en individuos sanos tiene lugar casi por completo a través de las heces y, en menor medida, vía secreción pancreática, biliar, así como a través de la descamación del epitelio intestinal. La excreción por vía urinaria es pequeña, aunque puede aumentar en las enfermedades que dan lugar a un excesivo catabolismo muscular o proteinuria por disfunción renal. Las pérdidas superficiales por descamación, crecimiento del cabello o sudor también contribuyen a la excreción de cinc.

Ingestas recomendadas del cinc

Las recomendaciones de cinc propuestas hasta ahora han tenido la dificultad de no disponer aún de un marcador de deficiencia que sea sensible y específico, por lo que existe cierta variabilidad en las sugerencias de ingestas recomendadas propuestas por diversos organismos internacionales. No obstante, las recomendaciones más aceptadas son las que establecen una ingesta recomendada de 5-10 mg/día para niños y 15 mg/día para varones y mujeres adultos.

Fuentes alimentarias del cinc

El contenido de cinc de los alimentos varía enormemente, destacando la riqueza de las ostras y en menor proporción, crustáceos, hígado, carnes rojas y legumbres.

Deficiencia y toxicidad del cinc

Los signos clínicos de la deficiencia de cinc fueron descritos por primera vez en niños de Irán y Egipto que mostraban signos de hipogonadismo, baja estatura, anemia moderada y niveles plasmáticos bajos de zinc. Esta deficiencia era debida a la ingesta de cereales sin refinar y de pan negro, alimentos con altos contenidos en fitatos y fibra.

Además de las ya mencionadas alteraciones del crecimiento y el desarrollo físico y cognitivo asociadas a la deficiencia de cinc durante la infancia, hay claras evidencias de que la deficiencia nutricional de cinc favorece la adquisición de infecciones, especialmente digestivas, respiratorias y dérmicas, ya que una de las manifestaciones de la deficiencia de cinc son una serie de déficit inmunológicos. Por otra parte, hay evidencias parciales de que la deficiencia nutricional de cinc durante el embarazo puede aumentar el riesgo de nacimientos prematuros y de bajo peso al nacer.

Las principales causas de carencia de cinc son: depósitos reducidos al nacer (prematuridad, bajo peso al nacer), aportes inadecuados (tanto por deficiencia como por baja biodisponibilidad del cinc dietético), aumento de las necesidades (crecimiento, embarazo) y pérdidas aumentadas. No obstante, la deficiencia de cinc puede tener no sólo una base nutricional, sino también genética.

La acrodermatitis enterohepática es una enfermedad con base genética relacionada con la deficiencia de cinc. Se trata de una enfermedad autosómica recesiva debida a una absorción deficiente de cinc, lo que resulta en lesiones ezcematoides de la piel, diarreas de repetición y alteraciones inmunológicas que se manifiestan como un mayor riesgo de padecer infecciones bacterianas y fúngicas, llegando incluso a la muerte si no se trata adecuadamente.

El cinc es uno de los elementos menos tóxicos. La toxicidad del cinc es poco frecuente a través de los alimentos y sólo tiene lugar cuando se administran suplementos de 100 a 300 mg/día. Sin embargo, la administración continua de cinc interfiere con la absorción de cobre pudiendo dar lugar a una anemia por deficiencia de cobre. Además, dosis continuas de 50 mg/día han mostrado reducir las concentraciones plasmáticas de HDL-colesterol. Dado que la cantidad de cinc necesaria para producir una intoxicación aguda es de 2 g/kg de peso y que dicha cantidad, por lo general, produce vómitos, la intoxicación aguda rara vez se produce.