Ciencia de la Nutrición

La nutrición se define como la “ciencia de los alimentos”, los nutrientes y otras sustancias contenidas en ellos, su acción, interacción y equilibrio en relación con la salud y la enfermedad, y los procesos por los cuales el organismo ingiere, absorbe, transporta, utiliza y excreta sustancias alimenticias[1].

El término nutrición se refiere a la ciencia de cómo los organismos vivos obtienen y usan alimentos en todos los procesos necesarios para su existencia, mientras que el estudio de nutrición incorpora una amplia variedad de disciplinas científicas [2] como la bioquímica, la agricultura, la industria alimentaria, la biología, la genética, la fisiología, la informática y muchas otras ciencias, que reflejan un amplio espectro de disciplinas académicas y sociales.

La ciencia de la nutrición tradicional se centró en la investigación de las deficiencias de nutrientes y el deterioro de la salud. En los últimos años, una disciplina emergente de investigación en nutrición, la genómica funcional, ha proporcionado nuevos enfoques y técnicas para dilucidar cómo los nutrientes modulan la expresión génica, la síntesis de proteínas y el metabolismo[9].

Día a día, la ciencia nutricional se está convirtiendo en una ciencia más compleja y están surgiendo nuevos campos en la ciencia de la nutrición tales como la nutrigénica, la nutrigenómica, la metabolomica, la proteomica y otras ciencias ómicas. Por ejemplo, la genómica nutricional, también llamada nutrigenómica, es un campo emergente en las ciencias de la vida y se considera como una de las próximas fronteras en la era posgenómica. La nutrigenómica se centra en la relación entre los nutrientes de la dieta y la expresión génica utilizando tecnología de punta [3]. Hoy es bien conocido que hay miles de genes que se expresan en respuesta a la dieta. La expresión de genes se pueden activar al ingerir algunos alimentos que contienen nutrientes específicos. La expresión de genes en respuesta a componentes de la dieta puede producir, prevenir o curar algunas enfermedades. Por ejemplo, las dietas deficientes en colina y folato pueden facilitar la carcinogénesis de acuerdo con estudios epidemiológicos y en animales han demostrado una mayor carcinogénesis asociada con dietas que contienen nutrientes con bajos donores de metilo, como metionina, colina y ácido fólico [4]; las dietas deficientes en vitamina C producen escorbuto porque no puede ocurrir la hidroxilación de prolina a hidroxiprolina, un aminoácido importante en la síntesis de colágeno [5]; algunos lípidos, además de constituir importantes reservas de energía, funcionan como moduladores finos de la señalización celular y el metabolismo, especialmente los ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) de los Omega-3 y Omega-6 ya que se encuentran implicados en la modulación de varias rutas bioquímicas [6]. Los ácidos grasos Omega-3 y Omega-6 en la dieta son un ejemplo de efectos opuestos en la salud. La alta proporción de omega-6 / omega-3 promueve la patogénesis de muchas enfermedades, incluidas las cardiovasculares, el cáncer, la osteoporosis y las enfermedades inflamatorias y autoinmunes, mientras que el incremento de los niveles de omega-3 (una relación omega-6 / omega-3 menor), ejerce efectos supresores [7].

En la actualidad, hay muchos científicos enfocados en estudios para comprender el genoma humano y las interacciones entre la dieta, la expresión genética, la variabilidad genética, la salud y la enfermedad ya que es bien sabido que la interacción de la genética y el medio ambiente ha demostrado que los factores genéticos determinan la susceptibilidad a la enfermedad y los factores ambientales determinan qué individuos genéticamente susceptibles se verán afectados. No cabe duda de que la nutrición es un factor ambiental de gran importancia[8] y nutrigenics, nutrigenomics y otros campos similares son el futuro de una nueva y más eficaz ciencia de la nutrición.
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[1] Joint Collection Development Policy: Human Nutrition and Food THE NATIONAL AGRICULTURAL LIBRARY THE NATIONAL LIBRARY OF MEDICINE THE LIBRARY OF CONGRESS February 27, 1998

[2] McGuire, Michelle and Beerman, Kathy A. 2011. Nutritional Sciences from Fundamentals to Food. Wadsworth Cengage Learning.

[3] Rimbatch, Gerald et al. 2005. Nutrigenomics, Taylor & Francis.

[4] Choi, Sang-Woon and Friso, Simonetta. 2009 Nutrients and Egigenetics. Taylor & Francis.

[5] Berdanier, Carolyn D. 1994. Adcance Nutrition Micronutrients. CRC Press.

[6] Chow, Ching Kaung. 2007. Fatty Acids in Food and their Health Impications. CRC Press.

[7] Smoupolos, A.P. 2001. Evolutionary aspects of diet, the omega-6/omega-3 ratio and genetic variation: nutritional implications for chronic diseases. Biomedicine & Pharmacotherapy 60 (2006) 502–507. ciencedirect.com.

Dieta y Nutrición

‘Eres lo que comes’
Proverbio chino

Dieta y nutrición no son lo mismo. La dieta es la suma de los alimentos que las personas comen cada día, mientras que la nutrición es la ciencia de cómo los organismos vivos obtienen y utilizan los alimentos para mantener todos los procesos necesarios para la vida. Dependiendo de los alimentos que consumimos, pueden tener un impacto positivo o negativo en nuestra salud porque la nutrición está directamente relacionada con la salud. Por ejemplo, si tenemos una dieta basada en alimentos con un alto contenido calórico y baja densidad de nutrientes como en las papas fritas, los pasteles, los refrescos, los dulces y los alimentos con exceso de grasas saturadas nos volveremos obesos y tendremos un alto riesgo de contraer enfermedades cardiovasculares, diabetes, arteriosclerosis y otras enfermedades asociadas con la obesidad y alimentos de mala calidad, en cambio, si comemos vegetales y frutas, menos carne roja y más pescado disfrutaremos de un mejor y mas saludable estilo de vida. La función de la dieta es proporcionar nutrientes a nuestro cuerpo a través de los alimentos que estamos comiendo. Los nutrientes pueden influir directamente en la expresión genética, determinando el tipo de ARN formado y también las proteínas sintetizadas, también actúan como sustratos y cofactores en todas las reacciones metabólicas en las células necesarias para el crecimiento y mantenimiento de la estructura y función[2].

Los alimentos que comemos deben proporcionar todos los macronutrientes esenciales, es decir aquellos que nuestro cuerpo no es capaz de generar como ciertos ácidos grasos y aminoácidos, y todos los micronutrientes, vitaminas y minerales necesarios. También es importante que incluyamos en nuestra dieta alimentos funcionales que tengan fitoquímicos bioactivos que beneficien nuestra salud. Los fitonutrientes aparentemente actúan colectivamente y sinérgicamente, siendo cada fitonutriente parte de una orquesta[3]. De hecho, algunos de los micronutrientes convencionales también forman parte a menudo de esa orquesta, como se desprende del hecho de que algunos micronutrientes como el caroteno, el ácido ascórbico, los tocoferoles y el selenio también actúan como antioxidantes junto con los carotenoides, flavonoides y compuestos fenólicos. Es la suma de las contribuciones individuales de cada fitonutriente, muchas de ellas quizás bastante modestas individualmente, lo que ejerce el impacto en la prevención de enfermedades[3].

La cantidad y la calidad de los alimentos que consumimos en nuestra dieta influyen directamente en nuestra salud. Una dieta equilibrada significa que una nutrición equilibrada y óptima siempre tiene un impacto positivo en nuestra salud. La salud nutricional se mantiene mediante un estado de equilibrio en el que la ingesta de nutrientes acorde con los requisitos nutricionales[2]. La desnutrición se produce cuando la ingesta neta de nutrientes es inferior a las necesidades (desnutrición) o superior a las necesidades (nutrición excesiva). Tanto la desnutrición como la sobrenutrición provocan cambios metabólicos que tienen consecuencias agudas y crónicas para la salud[2]. El exceso de nutrición no significa que las personas estén siempre sobrealimentadas tanto con macronutrientes y micronutrientes. En el mundo hay muchas personas que tienen una nutrición deficiente; por ejemplo, las personas que comen alimentos con "calorías vacías", tales como los alimentos que contienen mucho azúcar, grasas saturadas, alimentos ricos en almidón, fast food ricos en calorías pero pobres en micronutrientes, por lo que están sobrealimentados con macronutrientes pero poseen desnutrición en micronutrientes. De acuerdo con las observaciones y experimentos realizados, muchos otros mamíferos, incluyendo monos del Viejo y Nuevo Mundo, perros, gatos y ratas se vuelven resistentes al sobrepeso y a la insulina cuando se les alimenta con una dieta occidental. Los mamíferos criados en libertad en su hábitat natural aparentemente no se ven afectados por la aterosclerosis coronaria avanzada, y la promoción de la aterosclerosis y la regresión en los experimentos con animales dependen en gran medida de la manipulación alimentaria[1].

Una buena dieta debe satisfacer todas las necesidades nutricionales diarias para sostener todos los procesos fisiológicos. Los alimentos deben proveer nutrientes que aporten a nuestro cuerpo energía, moléculas útiles para construir y reparar el tejido corporal y regular los procesos del cuerpo, pero también es importante pensar en los alimentos funcionales como parte de nuestra dieta porque los compuestos fitoquímicos pueden ser beneficiosos para nuestra salud[4]. Cuanto mayor sea el rango de alimentos, menor será la probabilidad de que haya "deficiencias" en la ingesta de nutrientes, y mayor será la probabilidad de que el consumidor satisfaga las necesidades nutricionales[4].

Hay evidencias de que las dietas basadas en gran medida en vegetales ─verduras y frutas─ y especialmente en cierto tipo de pescado pueden ayudar a prevenir y reducir la incidencia de enfermedades crónicas, también se sabe que dichas dietas están asociadas a la salud y longevidad cuando los alimentos se comen en cantidad adecuada.

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[1] Hublin Jean-Jacques and Richards, Michael P. 2009. The evolution of hominin diet. Springer.
[2] Gibney, Michel J. et al. 2009. Introduction to human nutrition. Wiley-Blackwell.
[3] Simopoulos, A.P. and Gopalan, C. 2003. Plans in Human Health and Nutrition Policy. Vol. 91. Karger.
[4] Barasi, Mary E. 2003. Human nutrition. A health perspective. Oxford University Press Inc.

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Algunas Curiosidades y una Breve Historia
de la Ciencia de la Nutrición

A pesar de que la investigación nutricional comenzó hace más de 200 años en los albores de la revolución química[3], hace más de dos mil años existen evidencias de que el ser humano comenzó a pensar en cómo la nutrición, el medio ambiente y los ejercicios físicos influyen en la salud y la vida. Por ejemplo Hipócrates dijo en sus escritos en el Régimen de Salud: Así que al fijar el régimen presta atención a la edad, en la estación, elhábito, la tierra y el físico, y el calor o frío prevaleciente. Porque así se gozará de una mejor salud. Caminar debe ser rápido en invierno y lento en verano, a menos que sea bajo un calor ardiente. Las personas carnosas (con sobrepeso u obesas) más rápido, las otras deben trabajar más despacio delgado... Las personas gordas que desean adelgazar deben siempre adelgazar rápido cuando se esfuerzan, y tomar su comida mientras están y antes de jadear y antes de que se hayan enfriado, bebiendo de antemano vino diluido que no esté frío. Sus carnes deben ser condimentadas con sésamo, especias dulces y cosas de ese tipo. Que también sean ricos. Para ello el apetito será satisfecho con un mínimo[2]. Para Hipócrates la salud proviene del equilibrio entre alimentos y ejercicios; se debe conocer en detalle las cualidades de unos y otros, pero también la influencia de otros factores, humanos o externos: edad, sexo, ubicación, vientos, estaciones, etc. Por último, y sobre todo, el autor ha descubierto personalmente el prodiagnóstico, diagnóstico preventivo que anuncia los próximos desequilibrios entre alimentos y ejercicios, y el régimen que, en cada caso, mantiene o recupera el equilibrio y, por tanto, la salud [1].

A mediados del siglo XVII, muchos de los químicos involucrados en la "revolución química" en Francia, incluyendo a su miembro más famoso Antoine Lavoisier, también tenían interés en el metabolismo. En colaboración con su ayudante Armand Seguin, midió la salida respiratoria humana del ácido carbónico (que ahora conocemos como dióxido de carbono), tanto en reposo como al levantar pesas, y mostró cómo aumentaba con la actividad[5].

 

A principios de 1800 se registran en la historia de la nutrición algunos experimentos que buscan los efectos de alimentos específicos particulares sobre la salud. Magendie, un fisiólogo francés, considerado pionero de la fisiología experimental, realizó algunos experimentos nutricionales con animales; dijo, puse un perro, de unos tres años de edad, gordo y sano, con una dieta exclusivamente de azúcar puro refinado, con agua destilada para beber; los tenía a ambos sin límite. Durante siete u ocho días, parecía estar muy bien; era vigoroso, comía con avidez y bebía como de costumbre. Comenzó a adelgazar la segunda semana, aunque su apetito era bueno, y comió seis u ocho onzas de azúcar en veinticuatro horas. Sus excreciones de alvina no eran frecuentes ni copiosas, y la orina era suficientemente abundante. La emaciación se incrementó en la tercera semana, la fuerza disminuyó, el espíritu perdido del animal y su apetito disminuyó. En este período, se produjo, primero sobre un ojo y luego sobre el otro, una pequeña úlcera en el centro de la córnea transparente; se incrementó rápidamente, y al cabo de unos días se trataba de una línea de diámetro, aumentando su profundidad en la misma proporción; la córnea se perforó pronto, y los humores del ojo fueron descargados[4]. No cabe duda de que este es un ejemplo interesante que ilustra claramente el efecto visible sobre la salud de un único tipo de alimento, como el azúcar refinado.

La "edad de oro de la nutrición" comenzó a principios de 1910 y continuó en la década de 1940 cuando las ciencias de la nutrición se centraron principalmente en las enfermedades asociadas con deficiencias de nutrientes individuales[3]. Las primeras investigaciones en este sentido manifestaron encontrar una cura para la enfermedad del escorbuto. Los resultados y las soluciones se basaron principalmente en observaciones que pueden ilustrarse con los siguientes ejemplos:

El Doctor opinaba que Scurvy sólo seguía el uso de provisiones saladas, o incluso alimentos animales sin verduras frescas. Hay muchos casos registrados en los que la enfermedad siguió otros tipos de dieta. Es una queja muy común en los barcos en las Indias Orientales, donde la religión de los nativos les obliga a vivir en el mar sobre arroz; pero siempre se recuperan con frutas frescas cuando regresan a puerto... Este desorden se encuentra con más frecuencia en el mar: pocos barcos en cualquier clima, después de ocho o diez semanas de puerto, escapan del escorbuto, si la tripulación se ve obligada a vivir de la concesión común de provisiones de sal, sin verduras frescas... Una cantidad de azúcar debe, por lo tanto, estar siempre mezclado con las bebidas espíiritosas y el agua; el zumo de naranja, lima o limón donde se pueden producir, que hacen un vino artificial, puede añadirse, como haciendo la composición aún más saludable y antisorbutida[6].

En el ensayo clínico pionero controlado de las diversas terapias recomendadas para la enfermedad del escorbuto, que fue llevado a cabo en 1746 por James Lind sobre marineros en el mar. Lind era, en ese momento, cirujano de un barco con 30 años en la marina británica, sin educación académica, pero con un interés especial en el problema del escorbuto[5]. Sobre sus hallazgos, el Dr. James Lind escribió, no hay ninguna otra virtud particular en la que todos estén de acuerdo; una mayor diversidad de cualidades que se encuentran en el vegetal que en las sustancias animales. Pero, además de lo que se ha dicho, las hortalizas tienen grandes y peculiares virtudes en esta enfermedad, derivadas de una combinación de varias cualidades; de las cuales todas las hortalizas poseen una o más, en mayor o menor grado; y de ahí que por lo tanto se vuelvan más o menos antiscorbuticas[7].

El beriberi es otro ejemplo de enfermedad relacionada con la nutrición. A principios de 1800 en Tokio se describió una enfermedad llamada kakké, similar a la enfermedad de beriberi, que producía una ligera inflamación y parálisis. Preocupados por la enfermedad, los japoneses empezaron a buscar una cura con los médicos occidentales. En referencia al kakké, un antiguo escritor chino, Han Yu (a. d. 768-824), había comentado que, mientras que la gente que come trigo en el norte de China estaba libre de la enfermedad, los que viven cerca de los ríos en el sur y comen arroz estaban sujetos a ella[9]. En los últimos 1800s después de observaciones sobre las composiciones dietéticas de los creew, las conclusiones ofrecidas por Haynes, y que sus hechos parecen ser ampliamente justificados, se expresan de la siguiente manera:Hoting se ha informado de viajes posteriores para alterar la opinión: (a) Que el beri-beri se limita en gran medida a las razas que comen arroz, y con el cuidado adecuado no se desarrollará en menos de siete meses. b) Que la sustitución de una dieta mixta de harina de trigo, frijoles, patatas, etc., con exclusión del arroz, mitiga, si no previene por completo la enfermedad... Además, entre los consumidores de arroz ya afectados, la enfermedad desapareció cuando el arroz fue sustituido por otros artículos o suministros frescos[8].

Entender la nutrición significaba entender lo que al cuerpo le hizo el alimento (como nutrimento) para asimilarlo en sus tejidos[4]. Durante el siglo XIX, químicos y fisiólogos empezaron a estudiar la composición de los alimentos y las necesidades nutricionales de humanos y animales. A finales del siglo XIX, el dogma dominante sostenía que había cuatro elementos esenciales de la nutrición: proteínas, carbohidratos, grasas y minerales[10].

En 1906, Frederick Gowland Hopkins (1861 - 1947) articuló lo que ahora se conoce como la "teoría de la vitamina" durante un discurso pronunciado en Londres[10]. En 1922 Hopkins refiriéndose a las vitaminas como un nuevo componente en los alimentos escribió: Pasaré de inmediato a un aspecto más nuevo de nuestro conocimiento sobre las exigencias nutricionales del cuerpo,... cuando busquemos definir una dieta eficaz, de considerar la naturaleza del material, así como el suministro de energía... Quiero decir, por supuesto, los hechos concernientes a las sustancias alimenticias accesorias, ya que una vez me aventuré a llamarlas vitaminas... En este momento había llegado a la conclusión de que debe haber algo en los alimentos normales que no era y algo cuya naturaleza era desconocida. Sin embargo, al principio parecía tan improbable! Se ha perdido tanto trabajo científico cuidadoso sobre la nutrición?[11] Después de que Hopkins realizara experimentos alimentando ratas con leche sintética con grasas, proteínas, carbohidratos y sales minerales y viera que los animales de experimentación sólo crecían normalmente añadiendo una pequeña cantidad de leche fresca. Llamó "factores alimenticios accesorios" a los compuestos presentes en los alimentos frescos que devolvieron el crecimiento normal en los animales de experimentación. Casimir Funk (1884 - 1967) propuso el término "vitamina" en lugar de "factores alimenticios accesorios" en 1912 para las sustancias deficientes de los alimentos, en relación con el beriberi, el escorbuto y la pelagra. Pronto estos factores desconocidos en los alimentos se convirtieron en sinónimo tanto de "vitaminas" como de "factores alimentarios accesorios"[10]. Algunos, como el profesor Gies, opinan que suministran al organismo ciertas unidades químicas necesarias que el organismo no puede fabricar. Otros -el profesor Hopkins, por ejemplo- consideran estas vitaminas a la luz de los estimuladores, ya que ejercen una influencia estimulante sobre las diversas actividades del cuerpo.[12] Uno de los hallazgos es que las vitaminas tienen en común, es que son necesarias para completar una dieta sintética[13]"..

En el siglo XX comienzan las investigaciones centradas en sustancias deficientes que producen enfermedades nutricionales denominadas vitaminas. Las primeras investigaciones se centran en el escorbuto, el beriberi, el raquitismo y las enfermedades de la pelagra. Ratas, ratones, conejillos de indias, conejos, gatos y perros fueron los principales animales utilizados para la investigación experimental de vitaminas. El estudio de la naturaleza de las vitaminas se centró en varios pasos: 1. El estudio de la naturaleza de las vitaminas. Fraccionamiento del material activo según los métodos conocidos. 2. Intento de separar el material activo por solubilidad y adsorción selectiva. 3. Pruebas de acción vitamínica de combinaciones de composición conocida o desconocida. 4. Experimentos de síntesis con sustancias obtenidas en el trabajo vitamínico[13]. Todas las vitaminas fueron descubiertas durante este siglo.

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[1] [1] Joly, Robert. 2003. Hippocratis De Diaeta – Hippocrate Du Regime (Corpus Medicorum Graecorun I 2,4). Akademie Verlag.

[2] Hippocrates Vol. IV Heracleitus on the universe. Regime in Health. Harvard University Press. MCMLIX.

[3] Rimbatch, Gerald et al. 2005. Nutrigenomics, Taylor & Francis.

[4] Magendie, F. 1824. Summary of Physiology. Published by Edward J. Coale. Baltomore.

[5] Carpenter, Kenneth J. A. 2003. Short History of Nutritional Science: Part 1 (1785–1885). American Society for Nutritional Sciences. J. Nutr. 133: 638 – 645

[6] Trotter, Thomas. Observation on the Scurvy; with a review of the opinions lately advanced on that disease and a new theory defended, on the approved method of cure, and the induction of pneumatic chemistry. Longman, Paternoster Row and J. Watts, Gosport. M.DCC.XCII

[7] Lind, James. Treatise in the Scurvy. S. Crowder, D. Wilson and G. Nicholls, T. Cadell, T. Becket and Co. G. Peach, and W. Woodfall. MDCCCLXXLI

[8] Braddon, W. Leonard.1907. The cause and prevention of beri-beri. Rebman.

[9] Carpenter, Kenneth J. A. 2000. Beriberi, white rice, and vitamin B. A Disease, a Cause, and a Cure. University of California Press.

[10] Semba, Richard D. 2012. The discovery of the vitamins. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 82(5), 310-315.

[11] Hopkins, P. Gowland. 1922. Newer aspects of the nutrition problem. Columbia University Press.

[12] Harrow, Benjamin. 1921. Vitamines. Essential food factors. E.P. Dutton & Company.

[13] Funk, Casimir. 1922. The vitamins. Williams & Wilkins Company..

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