2015 :EL DESARROLLO DEL CEREBRO Y LAS GRASAS (CRECES)

EL DESARROLLO DEL CEREBRO Y LAS GRASAS

( Publicado en Revista Creces, Julio 2003 )

 

EL DESARROLLO DEL CEREBRO REQUIERE DE ACIDOS GRASOS ESENCIALES, SIN LOS CUALES SE DIFICULTA LA FORMACION DE SUS ESTRUCTURAS Y SU FUNCIONALIDAD. LAS DEFICIENCIAS AFECTAN EL RENDIMIENTO EN EDADES POSTERIORES

Para muchos las grasas en el organismo constituyen un tejido abominable, del que hay que desprenderse, aunque sea por liposucción, o incluso cosiendo el estómago para disminuir su absorción. Aparentemente son muy nocivas: incrementan el peso, deforman la silueta y nos predisponen a graves enfermedades que amenazan nuestra salud. Sin embargo, a pesar de nuestro desprecio, ellas fielmente desempeñan roles indispensables. Constituyen la principal reserva energética para las necesidades de nuestro organismo. Organizando sus células en tejidos (adipositos), rodean y protegen diversos órganos. Mediante hormonas (leptina) desarrollan funciones regulatorias, y además estructuran las membranas de todas las células del organismo, desarrollando desde allí un riguroso control del metabolismo de cada una de ellas.

Cerebro es 60% de peso en seco.

Pocos se imaginan que el cerebro es el órgano del cuerpo que más necesita de grasas para su funcionamiento. Ellas constituyen el 60% de su peso seco. Forman las estructuras de todas las membranas de las células cerebrales, regulando lo que entra y lo que sale, y además envuelven cada una de las fibras nerviosas, aislándolas mediante capas de mielina, sustancia constituida por proteínas y lípidos, que envuelve y protege todo el cableado cerebral. Sin las grasas no es posible concebir el funcionamiento del cerebro, ni tampoco la función reguladora que este ejerce sobre todos los órganos y tejidos.

LAS GRASAS: NI MUCHO NI POCO Lo que denominamos “grasas” es un grupo heterogéneo de estructuras químicas orgánicas, cuya característica común es que son insolubles en agua, aunque si lo son en disolventes orgánicos, como cloroformo, éter, alcohol, benzeno, acetona, etc.

El tipo principal de grasas que consumimos con nuestros alimentos, son los llamados “triglicéridos”`, que si están en estado sólido, se llaman grasas (mantequilla, manteca etc), y si están en estado líquido se llaman aceites. Desde el punto de vista de su estructura química, están compuestos por una molécula de glicerol, que es un alcohol con una cadena de tres carbones, a cada uno de los cuales se une un “ácido graso”. Los ácidos grasos son a su vez estructuras lineales de carbonos, que contienen hidrógeno y oxígeno y que se caracterizan por presentar una función química ácida (de allí su nombre), debido a que en el extremo de la molécula llevan un grupo “carboxílico” (COOH). Los ácidos grasos son muchos, siendo sus cadenas de diversas longitudes de acuerdo a los grupos carbono e hidrógeno que las forman y a la saturación de sus eslabones correspondientes

Cuando estos triglicéridos se ingieren en la dieta, se hidrolizan por acción de las enzimas pancreáticas (se liberan del glicerol) en las primeras porciones del intestino delgado, y se absorben como ácidos grasos en la pared intestinal, pasando al torrente circulatorio. Previo paso por el hígado, son transportados a los tejidos, donde se almacenan como triglicéridos, constituyendo la principal reserva energética del organismo. Un individuo normal que pese 70 kilos, 10 kilos están constituidos por triglicéridos. En tanto el glicógeno hepático y muscular (la otra forma de acumular energía) no sobrepasa los 400 gramos.

Es por su necesidad que la naturaleza nos incita a consumir grasas. Para ello les ha otorgado una propiedad muy especial: si bien es cierto que son insípidas, tienen la capacidad de potenciar el sabor de otros alimentos, al mismo tiempo que mejoran su textura. Un huevo duro tiene un determinado sabor, muy diferente a un huevo frito en aceite, como también una papa cocida tiene un sabor y una textura diferente a una papa frita. Cualquier fórmula alimentaria que no contenga grasas, no es agradable al paladar. Pero al mismo tiempo la naturaleza nos incita a no consumir demasiadas grasas, ya que le ha entregado otra propiedad: su consumo excesivo produce la sensación de saciedad.

FUNCIONES DE LAS GRASAS

Su principal función es aportar calorías mediante el proceso de su oxidación a nivel celular. Todos los tejidos, con la excepción del cerebro, utilizan esta fuente de energía. En realidad los triglicéridos son una forma de almacenamiento de los ácidos grasos que son los que en definitiva sufren la oxidación cuando el organismo lo requiere. Con su estructura también cumplen funciones físicas de protección mecánica y térmica en diferentes órganos. Las grasas tienen un alto valor calórico, ya que proporcionan 9 kilo-calorías por cada gramo de grasa, y en una dieta común, aportan aproximadamente el 40% de las calorías.

La capacidad de almacenamiento energético de las grasas es muy grande, muy superior a la de los hidratos de carbono. Un adulto puede almacenar en su tejido adiposo cantidades de triglicéridos equivalentes a 140.000 calorías, mientras sólo puede acumular 1.400 calorías como glicógeno (hepático y muscular).

Tanto o más importante que la función calórica de las grasas, es la función estructural que desarrolla en todas y cada una de las células. El organismo está formado por células, y estas necesitan un continuo proceso de intercambio de nutrientes y de comunicación química con el exterior. Es por ello que cada célula está rodeada por una membrana que regula este intercambio de substancias en ambos sentidos, además de permitir una continua comunicación con el medio externo y el resto de las células. Estas membranas están constituidas por una “doble capa lipídica” que establece la separación entre el interior de la célula (medio intracelutar) y el exterior de ésta (medio extracelular) .

Otra función de las grasas es el transporte de vitaminas solubles en grasas, como es el caso de la vitamina A, la vitamina D, vitamina E y vitamina K.

LOS ACIDOS GRASOS Y EL CEREBRO Se conocen 70 tipos de ácidos grasos diferentes. Difieren entre sí por la longitud de su cadena y también por el grado de saturación de los carbones que los forman . La mayor parte de ellos los puede sintetizar el propio organismo, a partir de carbono, hidrógeno y oxígeno. Sin embargo hay dos ácidos grasos que son indispensables, que no pueden ser sintetizados por el organismo, y que necesitan ser aportados en la dieta.

Ellos son el ácido linoléico (de la familia omega-6) y el ácido linolénico (de la familia omega-3). Su carencia produce alteraciones metabólicas, que se traducen en enfermedades.

En realidad no son estos los ácidos grasos indispensables, sino otros derivados de ellos: el ácido araquidónico (AA) derivado del linoleico y el docosahexaenoico (DHA), derivado del linolénico.

Ellos tienen importantes funciones metabólicas, ya que integrando los fosfolípidos, constituyen la capa bilipídica de la pared celular. Por los niveles de insaturación de estos ácidos grasos, se logra una gran fluidez de estas membranas. Con ello las proteínas insertas en las membranas pueden tener la movilidad que requieren para sus funciones, tanto en la superficie de ellas como en el interior de las mismas: actuar como receptores de membrana, operar canales iónicos, ser receptores catalíticos, inducen el desarrollo de estructuras formadoras de vesículas etc.

En la formación de tejido nervioso y particularmente en el cerebro, la fluidez de las membranas adquiere una gran importancia, dada la complejidad de este tejido. Las etapas más críticas de la formación de la estructura del encéfalo, ocurren durante el último trimestre del embarazo, extendiéndose hasta los dos años después del nacimiento. Este proceso morfogénico que se inicia en la cresta neural, se caracteriza por sucesivas etapas de neurogénesis, migración neuronal, apoptosis selectiva, formación de sinapsis y mielinización, etapas que en forma relativamente secuencial van estructurando el tejido cerebral (Creces, Medio ambiente y Desarrollo Cerebral).

Estos procesos celulares requieren a su vez de la participación activa de las células gliales, particularmente de los astrocitos, quienes proveen a las neuronas de los metabolitos y del soporte físico que requiere su movilización dentro del encéfalo. Toda la morfogénesis necesita de un extraordinario aporte de ácido araquidónico (AA) y decosahexaenoico (DHA). Estos ácidos grasos se concentran particularmente en los conos de crecimiento axonal y en las vesículas sinápticas por lo cual tienen gran relevancia en la formación del impulso eléctrico y en la movilización de las vesículas que contienen los neurotransmisores

Algo similar ocurre en la formación del tejido visual, el cual es una derivación del tejido nervioso. Las membranas externas de los conos y de los bastoncitos de la retina acumulan una gran cantidad de ácidos grasos poliinsaturados, especialmente de DHA. La fluidez de estas membranas es esencial para el proceso de transducción de la señal lumínica y su conversión en una señal eléctrica, la que posteriormente se procesa en el cerebro.

Como ya hemos señalado, el cerebro es un tejido principalmente lipídico, ya que un 60% de su peso seco esta constituido por lípidos. Ello no es raro, dado que este órgano posee una muy alta densidad celular, superior a todos los demás órganos. Se estima que el cerebro posee alrededor de 100 mil millones de células, mientras el hígado tendría 100 millones de células. Cada una necesita una estructura de membranas y organelos constituidas por lípidos, y cada una tiene miles de conexiones que necesitan de las vainas de mielina, de la que forma parte el lípido esfingocina, para su aislamiento .

Del total de los lipidos cerebrales, el 40% son ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, y de estos el 10% es ácido araquidónico y un 15%, ácido docosahexaenoico. En la retina el docosahexaenoico también se encuentra en una mayor proporción que el ácido araquidónico, constituyendo la suma de ambos aproximadamente el 45% de los ácidos grasos poliinsaturados.

UNA ALTA NECESIDAD DE APORTE El cerebro durante su etapa de desarrollo tiene condiciones muy especiales. Desde luego es el único órgano que en el momento de nacer ya ha alcanzado el número total de células que necesitará para su desarrollo posterior. Durante el periodo de crecimiento rápido en la etapa fetal, sus células se están multiplicando con una enorme rapidez, a raíz de 250.000 por minuto. En el momento de nacer, este órgano pesa 360 gramos, pero de allí en adelante crece a gran rapidez, alcanzando los 900 gramos a los 14 meses de edad, lo que corresponde al 80% de su peso definitivo. Ello es diferente al hígado, que a igual edad sólo llega a pesar el 25% de su peso definitivo.

Este crecimiento se debe fundamentalmente al incremento del tamaño celular y al proceso de cableado y crecimiento de las interconexiones que se van estableciendo (. Ambos procesos requieren de un significativo aporte de ácidos grasos poliinsaturados y específicamente de AA y DHA.

Durante la etapa de gestación, e incluso después del nacimiento, el aporte lo realiza exclusivamente la madre, a través de la placenta, y más tarde por la leche materna en la etapa de post-parto. Pero aún cuando el feto reciba los ácidos grasos esenciales (linoleico y linolénico), tienen una limitada capacidad de saturar y alongar estos precursores para llegar a producir AA y DHA. Esta capacidad se alcanza sólo después de los cuatro meses de edad . Pero si la madre recibe una alimentación con un aporte adecuado de ácidos grasos poliinsaturados, con una relación también adecuada de omega-6, versus omega-3, podrá satisfacer la necesidad del crecimiento fetal y las necesidades del desarrollo cerebral y visual. Más tarde, a través de la leche materna, podrá entregar lo que el lactante requiere durante los primeros períodos de la vida.

IMPACTO DE LA DEFICIENCIA DE AA Y DHA Nutricionalmente, el ácido linoleico (Omega-6) es mucho más abundante que el ácido linolenico (Omega-3), por lo que el riesgo de déficit de DHA es mayor que el del déficit de AA. El organismo humano, ni ninguna otra especie animal, pueden sintetizar los ácidos grasos de la familia Omega-6, ni los de la familia Omega-3. En cambio los vegetales, si pueden sintetizar los de la familia Omega-6 y algunos de ellos (especialmente las algas marinas microscópicas), pueden también sintetizar la familia Omega-3. De este modo, todos los ácidos grasos, Omega-6 y Omega-3, provienen del reino vegetal, y si están en la constitución de los tejidos animales, es porque estos han consumido vegetales que los contienen y los han acumulado en sus tejidos. Los peces tampoco los pueden sintetizar, pero acumulan bastante Omega-6 y Omega-3, porque consumen el plancton marino que sí los producen.

El consumo de productos del mar, como pescados, mariscos y algas marinas constituyen la principal fuente de ácidos grasos de la familia Omega-3, que es el más escaso, por lo que estos alimentos son altamente recomendables para la madre embarazada. En su defecto se ha sugerido que durante el curso del embarazo se agregue el DHA en dosis de 300 mg/día (Ann. Nutr. Metab. 1999, vol. 43, pág. 127). Con todo, la leche humana, a diferencia de la leche de vaca, contiene una pequeña cantidad de AA (0.5%) y de DHA (0.3%), lo que es suficiente para aportar tres veces el requerimiento del lactante. Ello es una razón más para recomendar la lactancia materna.

Investigadores del Royal Hospital for Sick Children en Glasgow (Forester Cockburn y colaboradores) Inglaterra, han examinado el cerebro de niños fallecidos por muerte súbita, y han encontrado que el DHA en el cerebro estaba en mayor concentración en los niños alimentados al pecho que los alimentados con biberones. Michael Crawford (Am. J. Clin. Nutr., 2000, vol 71, pág. 275), afirman que un aporte adecuado de ácidos grasos de poliinsaturados de cadena larga durante el embarazo y la lactancia, tiene repercusiones en la inteligencia de individuos en la edad adulta.

Williams Kate y sus colaboradores, describen que las madres que consumían pescado en suficiente cantidad durante el embarazo, tuvieron niños que tres años después respondían significativamente mejor a un test que media la “esteropsis” que es la capacidad de reconocer la profundidad de imágenes en 3 dimensiones, comparados con los hijos de madres que nunca consumieron pescado durante el embarazo. Los autores atribuyen la diferencia al elevado contenido de DHA del pescado.

Del mismo modo, otro grupo de investigadores relata que la dieta enriquecida en el lactante, con DHA y ácido araquidónico (AA), durante las primeras semanas de vida, incrementaron el cuociente intelectual en forma significativa, en relación a los lactantes que recibieron una fórmula habitual (Developmental Medicine and Child Neurology, Marzo del 2000).

Por estas razones, Alfonso Valenzuela, investigador de INTA, Universidad de Chile, sugiere que las fórmulas de reemplazo de la leche materna sean suplementadas, ya sea con los ácidos grasos omega-6 y omega-3 ya preformados, o con sus precursores (Rev. Chil. Pediat. Vol 74, pág. 149, 2003).

En resumen, todas las evidencias experimentales parecen demostrar la importancia de las grasas en el desarrollo cerebral del niño y específicamente la necesidad de satisfacer los requerimientos de ácido araquidónico y decosahexaenoico para la adecuada estructuración de las paredes celulares. Ahora la industria láctica está empeñada en la búsqueda de una fórmula que permita agregar estos ácidos grasos esenciales en la leche para la alimentación del lactante.

DE LOS ACIDOS GRASOS Dentro de la gran diversidad de estructuras que caracterizan a las grasas, los ácidos grasos son quizás los de mayor relevancia. Ellos están constituidos por una larga cadena de átomos de carbón con un ligero grupo acídico en uno de sus extremos (el grupo carboxílico), y un grupo metílico en el extremo opuesto.

Existen diferentes tipos de ácidos grasos, que se caracterizan ya sea por la longitud de su cadena, como por el grado de saturación de sus eslabones. Así hay ácidos grasos de cadena corta, mediana o larga. Si la cadena está formada por 16 átomos de carbón o aún más, se denominan ácidos grasos de cadena larga. Si la cadena tiene entre 8 a 10 carbones, se llaman de cadena media, y si tienen menos, se llaman de cadena corta.

Los ácidos grasos se dividen en dos grandes grupos según sus características estructurales: “ácidos grasos saturados” (AGS) y ácidos grasos insaturados (AGI). Los AGS son aquellos en que todos los eslabones de la cadena están unidos por un solo enlace, como por ejemplo el ácido esteárico . En cuanto a los AGI, dependiendo del grado de insaturación que posean, se pueden a su vez clasificar como ácidos grasos monoinsaturados (AGMI), como el caso del ácido oleico, y ácidos grasos polinsaturados (AGPI), que tienen dos o más doble enlaces, como son los casos del ácido linoleico y linolénico

La existencia de estos doble enlaces le proporciona al ácido graso características muy especiales. Desde luego, la temperatura en que se fusionan está con relación al número de dobles enlaces. Así por ejemplo, el ácido esteárico que está formado por una cadena de 18 carbones y no tiene ningún doble enlace, tiene una temperatura de fusión de 69ºC. El ácido oleico que tiene el mismo número de carbones, pero un doble enlace, se fusiona a 10ºC. El ácido linoléico, también con igual número de carbones, tiene dos dobles enlaces y se fusiona a -5ºC. Finalmente, el ácido linolenico, de igual longitud, tiene tres dobles enlaces y se fusiona a –11º C.

Una de las funciones de los ácidos grasos, es que unidos entre sí y formando una bicapa, junto con proteínas específicas insertas entre ellos, constituyen las estructuras de las membranas celulares (Fig. 1). Son estas membranas las que seleccionan lo que puede entrar y lo que no puede entrar a la célula (membranas plasmáticas). De allí su importancia en el metabolismo celular. Para cumplir eficientemente con esta función, el número de dobles enlaces que poseen los ácidos grasos constituyentes de la membrana, son de gran importancia. Los dobles enlaces hacen que los ácidos grasos sean más flexibles y la membrana más fluida, lo que es muy importante para la acción seleccionadora de ellas. La membrana celular no sólo marca el límite externo de la célula, sino que además, proteínas insertas entre los ácidos grasos (proteínas receptoras de membranas), selecciona qué nutrientes y qué hormonas pueden penetrar a ellas, lo que significa una gran responsabilidad en el metabolismo de la célula. Pero los dobles enlaces también traen inconvenientes. Hacen que estos ácidos grasos sean más vulnerables y susceptibles de sufrir reacciones de oxidación, cuando se producen radicales libres.

Como veremos más adelante, es importante saber en el caso de los AGI, en qué carbón de la cadena se ubica el doble enlace. Para ello se ha adoptado una nomenclatura especial. Consiste en enumerar los carbones a contar del primero de la cadena (el que está unido al grupo CH3). A él se le designa con la letra griega “omega”, que es la última letra del alfabeto griego. Así se pueden clasificar en tres grupos principales: ácidos grasos omega-9 (primer doble enlace en el carbono 9, como es el caso del ácido oleico (Fig.7). Acidos grasos omega-6 (primer doble enlace en el carbono 6, como es el caso del ácido linoleico). Y ácido graso omega-3 (primer doble enlace en el carbono 3, como es el caso del ácido linolénico).

Esta denominación es importante porque corresponde a algunas propiedades de estos ácidos grasos. Así por ejemplo, los ácidos grasos omega-9 no son esenciales, es decir pueden no estar en la dieta que consumimos, ya que los humanos contamos con las enzimas necesarias para introducir una insaturación a un AGS en esa posición. Es así como por ejemplo, el ácido oleico no requiere estar presente en nuestra dieta, ya que al ácido esteárico se le puede introducir un doble enlace en el carbono 9 . No ocurre lo mismo con los ácidos grasos omega-6 y omega-3, ya que nuestro organismo no puede introducir insaturaciones en dichas posiciones. De esta forma, ácidos grasos como el ácido linoléico (C18:2, omega-6) y el ácido linolénico (C18:3, omega-3), si son esenciales, por lo que nuestra dieta requiere contenerlos en forma bien determinada. Su carencia o desbalance en la ingesta produce alteraciones metabólicas. Por esta razón, a estos dos ácidos grasos se les ha denominado “ácidos grasos esenciales”. No sólo el hombre no los puede sintetizar, tampoco ningún otro animal, porque todos carecen de las enzimas necesarias para colocar los dobles enlaces en esas posiciones determinadas.

Para algunas funciones metabólicas y también estructurales, nuestro organismo requiere de ácidos grasos poliinsaturados más largos que de 18 carbones, los que pueden ser fabricados a partir de ácidos grasos precursores, ya sea de la serie omega-6, o de la omega-3, mediante un proceso de elongación y desaturación de la cadena. Ello lo pueden realizar las células hepáticas, que disponen de las enzimas que los alargan (“elongasas” y los desaturan (“desaturasas”).

Se de muestra  que las transformaciones del ácido linoleico y linolénico en sus respectivos araquidónico (AA) y docosahexaenoico (DHA). Esta transformación ocurre en las células hepáticas y lo realizan específicamente enzimas que están localizadas en el retículo endoplástico y en los peroxisomas en el interior de las células.

 

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