Metabolismo de Minerales y Oligoelementos

Los minerales y oligoelementos son los micronutrientes inorgánicos esenciales para el metabolismo humano, que van desde macrominerales como el calcio, el magnesio y el fósforo hasta oligoelementos como el hierro, el zinc, el cobre, el selenio y el yodo. Sirven como cofactores enzimáticos, componentes estructurales, electrolitos y constituyentes de hormonas y proteínas transportadoras de oxígeno, y el organismo mantiene sus concentraciones mediante una absorción, almacenamiento y reciclaje estrictamente regulados.

Definition

El metabolismo de minerales y oligoelementos es el estudio de la absorción, distribución, almacenamiento y funciones fisiológicas de los micronutrientes inorgánicos esenciales, que funcionan como cofactores enzimáticos, elementos estructurales, electrolitos y componentes de metaloproteínas y hormonas.

Scope

Este tema abarca las funciones bioquímicas de los minerales y oligoelementos esenciales, cómo se regula su contenido en el organismo y los roles metabólicos de elementos clave como el hierro, el zinc, el cobre, el selenio, el yodo, el calcio y el magnesio. Trata el metabolismo mineral como un tema bioquímico y excluye el manejo clínico de los trastornos minerales.

Core questions

• ¿Qué roles bioquímicos desempeñan el hierro, el zinc, el cobre, el selenio y el yodo?
• ¿Cómo se regula el equilibrio mineral en todo el organismo cuando la mayoría de los oligoelementos no pueden excretarse fácilmente?
• ¿En qué se diferencian funcionalmente los macrominerales como el calcio y el magnesio de los oligoelementos?

Key concepts

• Macrominerales frente a oligoelementos
• Metaloenzimas y cofactores metálicos
• Hierro y transporte de oxígeno / catálisis redox
• Regulación del hierro por hepcidina-ferroportina
• Zinc en catálisis y regulación génica
• Selenio y selenoproteínas
• Yodo y síntesis de hormonas tiroideas
• Magnesio como cofactor enzimático y de ATP

Mechanisms

Los oligoelementos actúan en gran medida uniéndose a proteínas en sitios catalíticos o estructurales. El hierro se incorpora a grupos hemo y de hierro-azufre que permiten el transporte de oxígeno y la transferencia de electrones, y dado que el organismo no posee una vía regulada para excretar el hierro, el equilibrio se controla a nivel de la absorción mediante el eje hepcidina-ferroportina (Hentze, 2010). El zinc desempeña funciones tanto catalíticas como estructurales, incluyendo los motivos de dedos de zinc de los factores de transcripción; el cobre es un cofactor en oxidasas y en la movilización del hierro; el selenio se incorpora como selenocisteína en selenoproteínas como las glutatión peroxidasas; y el yodo se integra en las hormonas tiroideas. Entre los macrominerales, el calcio actúa como mineral estructural y señal intracelular, y el magnesio estabiliza el ATP y es requerido por muchas enzimas (Volpe, 2013).

Clinical relevance

La bioquímica mineral explica por qué la deficiencia de hierro causa anemia, la de yodo provoca bocio y desarrollo deficiente, y la de zinc afecta el crecimiento y la inmunidad, y por qué un manejo alterado del cobre o del hierro subyace a síndromes hereditarios de sobrecarga y deficiencia (Hentze, 2010). Esta entrada es para referencia y educación y no proporciona pautas de dosificación o tratamiento.

Epidemiology

Las deficiencias de hierro, yodo y zinc se encuentran entre los problemas de micronutrientes más extendidos a nivel mundial, con efectos importantes en la anemia, el desarrollo infantil y la inmunidad; la distribución poblacional de estas deficiencias se aborda en el tema de deficiencia y toxicidad.

Evidence & guidelines

Las ingestas de referencia y los límites superiores tolerables para minerales y oligoelementos se definen dentro del marco de las Ingestas Dietéticas de Referencia (IOM, 2001), y las descripciones bioquímicas integradas se encuentran en los libros de texto estándar (Ross et al., 2014).

History

La esencialidad de los minerales se estableció progresivamente: el papel del hierro en la sangre fue reconocido en el siglo XIX, la relación del yodo con el bocio y la función tiroidea impulsó la yodación temprana de la sal como medida de salud pública, y los oligoelementos zinc, selenio y otros demostraron ser esenciales a través de estudios de deficiencia en el siglo XX, culminando en la comprensión moderna de las metaloproteínas y la homeostasis regulada de los oligoelementos.

Debates

¿Cómo debe evaluarse el estado del hierro corporal y gestionarse su equilibrio a nivel poblacional?

Dado que el hierro se regula a nivel de la absorción y puede ser perjudicial en exceso, los mejores biomarcadores del estado del hierro y el equilibrio entre prevenir la deficiencia y evitar la sobrecarga siguen siendo cuestiones activas en la ciencia de la nutrición.

Seminal works

• hentze-2010-mtm
• volpe-2013
• iom-minerals-2001

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre un macromineral y un oligoelemento?

Los macrominerales como el calcio, el magnesio y el fósforo se requieren en mayores cantidades y a menudo desempeñan funciones estructurales y electrolíticas, mientras que los oligoelementos como el hierro, el zinc, el cobre y el selenio se necesitan en cantidades mucho menores y actúan principalmente como cofactores dentro de las metaloproteínas.

¿Por qué el equilibrio del hierro se regula a nivel de la absorción en lugar de por la excreción?

El organismo carece de una vía regulada para excretar el hierro, por lo que el contenido total de hierro en el cuerpo se controla principalmente ajustando la absorción intestinal y la liberación de hierro de los depósitos a través del sistema hepcidina-ferroportina.