Ácido pantoténico - Pantothenic acid

Ácido pantoténico
Fórmula esquelética del ácido (R) -pantoténico
Molécula de ácido pantoténico
Nombres
Nombre IUPAC preferido
3 - [(2 R ) -2,4-dihidroxi-3,3-dimethylbutanamido] propanoico
Nombre IUPAC sistemático
Ácido 3 - [( 2R ) - (2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutanoil) amino] propanoico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
3DMet
1727062, 1727064 ( R )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA 100.009.061 Edita esto en Wikidata
Número CE
KEGG
Malla Pantoténico + Ácido
Número RTECS
UNII
  • InChI = 1S / C9H17NO5 / c1-9 (2,5-11) 7 (14) 8 (15) 10-4-3-6 (12) 13 / h7,11,14H, 3-5H2,1-2H3, (H, 10,15) (H, 12,13) ☒norte
    Clave: GHOKWGTUZJEAQD-UHFFFAOYSA-N ☒norte
  • CC (C) (CO) C (C (= O) NCCC (= O) O) O
  • ( R ): CC (C) (CO) [C @ H] (C (= O) NCCC (= O) O) O
  • ( S ): CC (C) (CO) [C @@ H] (C (= O) NCCC (= O) O) O
Propiedades
C 9 H 17 N O 5
Masa molar 219,237  g · mol −1
Apariencia Aceite amarillo
Cristales incoloros ( sal Ca 2+ )
Olor Inodoro
Densidad 1,266 g / cm 3
1,32 g / cm 3 ( sal Ca 2+ )
Punto de fusion 183.833 ° C (362.899 ° F; 456.983 K)
196-200 ° C (385-392 ° F; 469-473 K) se
descompone ( sal de Ca 2+ )
138 ° C (280 ° F; 411 K) se
descompone (Ca 2 + sal, monohidrato)

2.11 g / mL muy soluble ( sal Ca 2+ )
Solubilidad Muy soluble en C 6 H 6 , éter Sal
Ca 2+ :
Ligeramente soluble en alcohol , CHCl 3
log P −1,416
Acidez (p K a ) 4.41
Basicidad (p K b ) 9.698
Rotación quiral ([α] D )
+ 37,5 °
+ 24,3 ° ( sal Ca 2+ )
Riesgos
NFPA 704 (diamante de fuego)
2
1
0
punto de inflamabilidad 287,3 ° C (549,1 ° F; 560,5 K)
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
> 10 mg / g ( sal Ca 2+ )
Compuestos relacionados
Ácidos alcanoicos relacionados
Arginina
Ácido hopanténico Ácido
4- (γ-Glutamilamino) butanoico
Compuestos relacionados
Pantenol
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?) chequeY☒norte
Referencias de Infobox

El ácido pantoténico , también llamado vitamina B 5, es una vitamina B soluble en agua y, por lo tanto, un nutriente esencial . Todos los animales necesitan ácido pantoténico para sintetizar la coenzima A (CoA), esencial para el metabolismo de los ácidos grasos, así como para, en general, sintetizar y metabolizar proteínas , carbohidratos y grasas .

El ácido pantoténico es la combinación de ácido pantoico y β-alanina . Su nombre deriva del griego pantos , que significa "de todas partes", ya que, como mínimo, se encuentran al menos pequeñas cantidades de ácido pantoténico en casi todos los alimentos. La deficiencia humana es muy rara. Como suplemento dietético o ingrediente de alimento para animales, la forma comúnmente utilizada es pantotenato de calcio debido a la estabilidad química y, por lo tanto, la vida útil prolongada del producto, en comparación con el pantotenato de sodio o el ácido pantoténico libre.

Definición

Estructura de la coenzima A: 1: 3′-fosfoadenosina. 2: difosfato, anhídrido organofosforado. 3: ácido pantoico. 4: β-alanina. 5: cisteamina.

El ácido pantoténico es una soluble en agua de la vitamina , una de las vitaminas B . Se sintetiza a partir del aminoácido β-alanina y ácido pantoico (ver figuras de biosíntesis y estructura de la coenzima A). A diferencia de la vitamina E , que se presenta en ocho formas químicamente relacionadas conocidas como vitámeros , el ácido pantoténico es solo un compuesto químico. Es un compuesto de partida en la síntesis de la coenzima A (CoA), cofactor de muchos procesos enzimáticos.

Uso en la biosíntesis de coenzima A

Detalles de la vía biosintética de la síntesis de CoA a partir del ácido pantoténico.

El ácido pantoténico es un precursor de CoA mediante un proceso de cinco pasos. La biosíntesis requiere ácido pantoténico, cisteína, cuatro equivalentes de ATP (ver figura).

  1. El ácido pantoténico es fosforilado a 4'-fosfopantotenato por la enzima pantotenato quinasa . Este es el paso comprometido en la biosíntesis de CoA y requiere ATP.
  2. Se añade una cisteína al 4'-fosfopantotenato mediante la enzima fosfopantotenoilcisteína sintetasa para formar 4'-fosfo-N-pantotenilcisteína (PPC). Este paso se combina con la hidrólisis de ATP .
  3. La PPC se descarboxila a 4'-fosfopanteteína por la fosfopantotenoilcisteína descarboxilasa
  4. La 4′-fosfopanteteína se adenila (o más correctamente, AMPila ) para formar desfosfo-CoA por la enzima fosfopanteteína adenilil transferasa.
  5. Finalmente, la desfosfo-CoA es fosforilada a coenzima A por la enzima desfosfocoenzima A quinasa . Este último paso también requiere ATP.

Esta vía se suprime mediante la inhibición del producto final , lo que significa que CoA es un inhibidor competitivo de la pantotenato quinasa, la enzima responsable del primer paso.

La coenzima A es necesaria en el mecanismo de reacción del ciclo del ácido cítrico . Este proceso es la vía catabólica principal del cuerpo y es esencial para descomponer los componentes básicos de la célula, como los carbohidratos , los aminoácidos y los lípidos , como combustible. La CoA es importante en el metabolismo energético para que el piruvato entre en el ciclo del ácido tricarboxílico ( ciclo TCA) como acetil-CoA y para que el α-cetoglutarato se transforme en succinil-CoA en el ciclo. También se requiere CoA para la acilación y acetilación, que, por ejemplo, están involucradas en la transducción de señales y en varias funciones enzimáticas. Además de funcionar como CoA, este compuesto puede actuar como un vehículo de grupo acilo para formar acetil-CoA y otros compuestos relacionados; esta es una forma de transportar átomos de carbono dentro de la célula. La CoA también se requiere en la formación de la proteína transportadora de acilo (ACP), que es necesaria para la síntesis de ácidos grasos. Su síntesis también se conecta con otras vitaminas como la tiamina y el ácido fólico.

Fuentes

Dietético

Las fuentes alimenticias de ácido pantoténico incluyen alimentos de origen animal, incluidos los productos lácteos y los huevos. Las patatas, los productos derivados del tomate, los cereales de avena, las semillas de girasol, el aguacate y los champiñones son buenas fuentes vegetales. Los cereales integrales son otra fuente de vitamina, pero la molienda para hacer arroz blanco o harina blanca elimina gran parte del ácido pantoténico, ya que se encuentra en las capas externas de los cereales integrales. En los alimentos para animales, las fuentes más importantes son la alfalfa, los cereales, la harina de pescado, la harina de maní, la melaza, el salvado de arroz, el salvado de trigo y las levaduras.

Suplementos

Los suplementos dietéticos de ácido pantoténico comúnmente usan pantotenol (o pantenol ), un análogo estable , que se convierte en ácido pantoténico una vez consumido. El pantotenato de calcio, una sal , se puede usar en la fabricación porque es más resistente que el ácido pantoténico a los factores que deterioran la estabilidad, como el ácido, el álcali o el calor. La cantidad de ácido pantoténico en los suplementos dietéticos puede contener hasta 1,000 mg (200 veces el nivel de ingesta adecuada para adultos), sin evidencia de que cantidades tan grandes brinden algún beneficio. Según WebMD , los suplementos de ácido pantoténico tienen una larga lista de usos declarados, pero no hay evidencia científica suficiente para respaldar ninguno de ellos.

Como suplemento dietético, el ácido pantoténico no es lo mismo que la pantetina , que está compuesta por dos moléculas de ácido pantoténico unidas por un puente disulfuro . Vendida como un suplemento de dosis alta (600 mg), la pantetina puede ser eficaz para reducir los niveles sanguíneos de colesterol LDL , un factor de riesgo de enfermedades cardiovasculares, pero se desconocen sus efectos a largo plazo, lo que requiere que su uso sea supervisado por un médico. La suplementación dietética con ácido pantoténico no tiene el mismo efecto sobre el LDL.

Fortificación

Según el Global Fortification Data Exchange, la deficiencia de ácido pantoténico es tan rara que ningún país exige que los alimentos estén fortificados.

Recomendaciones dietéticas

El Instituto de Medicina de EE. UU. (IOM) actualizó los requisitos promedio estimados (EAR) y las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) para las vitaminas B en 1998. En ese momento no había información suficiente para establecer EAR y RDA para el ácido pantoténico. En casos como este, la Junta establece Ingestas Adecuadas (IA), en el entendimiento de que en una fecha posterior, las IA pueden ser reemplazadas por información más exacta.

La IA actual para adolescentes y adultos de 14 años en adelante es de 5 mg / día. Esto se basó en parte en la observación de que para una dieta típica, la excreción urinaria fue de aproximadamente 2,6 mg / día y que la biodisponibilidad del ácido pantoténico unido a los alimentos fue aproximadamente del 50%. La IA para el embarazo es de 6 mg / día. La IA para la lactancia es de 7 mg / día. Para bebés de hasta 12 meses, el IA es de 1,8 mg / día. Para los niños de 1 a 13 años, la IA aumenta con la edad de 2 a 4 mg / día. En conjunto, las EAR, RDA, AI y UL se denominan ingestas dietéticas de referencia (DRI).

Grupo de edad La edad Ingesta adecuada
Infantes 0 a 6 meses 1,7 magnesio
Infantes 7-12 meses 1,8 mg
Niños 1-3 años 2 mg
Niños 4-8 años 3 mg
Niños 9-13 años 4 mg
Hombres y mujeres adultos 14+ años 5 mg
Mujeres embarazadas (vs.5) 6 mg
Mujeres que amamantan (vs.5) 7 mg

Si bien para muchos nutrientes, el Departamento de Agricultura de EE. UU. Utiliza datos de composición de alimentos combinados con los resultados de la encuesta de consumo de alimentos para estimar el consumo promedio, las encuestas y los informes no incluyen el ácido pantoténico en los análisis. Las estimaciones menos formales de la ingesta diaria de adultos informan alrededor de 4 a 7 mg / día.

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto colectivo de información como Valores de Referencia Dietéticos, con Ingesta de Referencia de la Población (PRI) en lugar de RDA, y Requisito Promedio en lugar de EAR. AI y UL se definen igual que en EE. UU. Para mujeres y hombres mayores de 11 años, la ingesta adecuada (IA) se establece en 5 mg / día. La IA para el embarazo es de 5 mg / día, para la lactancia, 7 mg / día. Para los niños de 1 a 10 años, el IA es de 4 mg / día. Estas IA son similares a las IA de EE. UU.

La seguridad

En cuanto a la seguridad, el IOM establece niveles máximos de ingesta tolerable (UL) para vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del ácido pantoténico no existe UL, ya que no hay datos en humanos de efectos adversos de dosis altas. La EFSA también revisó la cuestión de seguridad y llegó a la misma conclusión que en Estados Unidos: que no había pruebas suficientes para establecer un límite máximo para el ácido pantoténico.

Requisitos de etiquetado

Para propósitos de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en EE. UU., La cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% DV). Para fines de etiquetado de ácido pantoténico, el 100% del valor diario fue de 10 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 se revisó a 5 mg para que esté de acuerdo con la IA. Se exigió el cumplimiento de las regulaciones de etiquetado actualizadas antes del 1 de enero de 2020 para los fabricantes con ventas anuales de alimentos por valor de 10 millones de dólares estadounidenses o más, y antes del 1 de enero de 2021 para los fabricantes con ventas de alimentos de menor volumen. Se proporciona una tabla de los valores diarios de adultos nuevos y antiguos en Ingesta diaria de referencia .

Absorción y excreción.

Cuando se encuentra en los alimentos, la mayor parte del ácido pantoténico está en forma de CoA o unido a la proteína transportadora de acilo (ACP). Para que las células intestinales absorban esta vitamina, debe convertirse en ácido pantoténico libre. Dentro del lumen del intestino, CoA y ACP se hidrolizan en 4'-fosfopanteteína. A continuación, la 4'-fosfopanteteína se desfosforila en panteteína . La panteteinasa , una enzima intestinal, luego hidroliza la panteteína en ácido pantoténico libre. El ácido pantoténico libre se absorbe en las células intestinales a través de un sistema de transporte activo saturable dependiente de sodio. A niveles elevados de ingesta, cuando este mecanismo está saturado, también se puede absorber algo de ácido pantoténico mediante difusión pasiva. En conjunto, cuando la ingesta aumenta 10 veces, la tasa de absorción disminuye al 10%.

El ácido pantoténico se excreta en la orina. Esto ocurre después de su liberación de CoA. Las cantidades urinarias son del orden de 2,6 mg / día, pero disminuyeron a cantidades insignificantes cuando los sujetos en situaciones experimentales de varias semanas fueron alimentados con dietas desprovistas de vitamina.

Deficiencia

La deficiencia de ácido pantoténico en humanos es muy rara y no se ha estudiado a fondo. En los pocos casos en los que se ha observado deficiencia (prisioneros de guerra durante la Segunda Guerra Mundial, víctimas de inanición o pruebas voluntarias limitadas), casi todos los síntomas se revertieron con ácido pantoténico administrado por vía oral. Los síntomas de deficiencia son similares a otras vitaminas B deficiencias. Hay una producción de energía deficiente, debido a los niveles bajos de CoA, lo que podría causar síntomas de irritabilidad, fatiga y apatía . La síntesis de acetilcolina también se ve afectada; por lo tanto, los síntomas neurológicos también pueden aparecer en la deficiencia; incluyen sensación de entumecimiento en manos y pies, parestesia y calambres musculares. Los síntomas adicionales pueden incluir inquietud, malestar, trastornos del sueño, náuseas, vómitos y calambres abdominales.

En los animales, los síntomas incluyen trastornos del sistema nervioso, gastrointestinal e inmunológico, reducción de la tasa de crecimiento, disminución de la ingesta de alimentos, lesiones cutáneas y cambios en el pelaje y alteraciones en el metabolismo de lípidos y carbohidratos. En los roedores, puede haber pérdida de color del cabello, lo que llevó a la comercialización del ácido pantoténico como un suplemento dietético que podría prevenir o tratar el encanecimiento del cabello en humanos (a pesar de la falta de evidencia de ensayos en humanos).

El estado del ácido pantoténico se puede evaluar midiendo la concentración en sangre total o la excreción urinaria de 24 horas. En los seres humanos, los valores de sangre total inferiores a 1 μmol / L se consideran bajos, al igual que la excreción urinaria de menos de 4,56 mmol / día.

Nutrición animal

Biosíntesis de ácido pantoténico

El pantotenato de calcio y el dexpantenol (D-pantenol) son aditivos aprobados por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) para la alimentación animal. La suplementación es del orden de 8 a 20 mg / kg para cerdos, 10 a 15 mg / kg para aves de corral, 30 a 50 mg / kg para pescado y 8 a 14 mg / kg de alimento para mascotas. Estas son concentraciones recomendadas, diseñadas para ser más altas de lo que se cree que son los requisitos. Existe alguna evidencia de que la suplementación con alimentos aumenta la concentración de ácido pantoténico en los tejidos, es decir, la carne, consumida por los seres humanos y también en los huevos, pero esto no plantea preocupaciones sobre la seguridad del consumidor.

No se ha establecido ningún requisito dietético de ácido pantoténico en especies de rumiantes. La síntesis de ácido pantoténico por microorganismos ruminales parece ser de 20 a 30 veces mayor que las cantidades dietéticas. Se ha estimado que la síntesis microbiana neta de ácido pantoténico en el rumen de los novillos es de 2,2 mg / kg de materia orgánica digestible consumida por día. La suplementación de ácido pantoténico de 5 a 10 veces los requisitos teóricos no mejoró el rendimiento del crecimiento del ganado del corral de engorde.

Biosíntesis

Las bacterias sintetizan ácido pantoténico a partir de los aminoácidos aspartato y un precursor del aminoácido valina. El aspartato se convierte en β-alanina. El grupo amino de la valina se reemplaza por un resto ceto para producir α-cetoisovalerato, que, a su vez, forma α-cetopantoato tras la transferencia de un grupo metilo, luego D-pantoato (también conocido como ácido pantoico) tras la reducción. Luego, la β-alanina y el ácido pantoico se condensan para formar ácido pantoténico (ver figura).

Historia

El término vitamina se deriva de la palabra vitamina , que fue acuñada en 1912 por el bioquímico polaco Casimir Funk , quien aisló un complejo de micronutrientes solubles en agua esenciales para la vida, todos los cuales presumió que eran aminas . Cuando más tarde se determinó que esta presunción no era cierta, se eliminó la "e" del nombre, por lo tanto, "vitamina". La nomenclatura de las vitaminas fue alfabética, y Elmer McCollum las llamó A solubles en grasa y B solubles en agua. Con el tiempo, se aislaron y numeraron ocho vitaminas B solubles en agua químicamente distintas, con ácido pantoténico como vitamina B 5 .

Roger J. Williams descubrió la naturaleza esencial del ácido pantoténico en 1933 al demostrar que era necesario para el crecimiento de la levadura. Tres años más tarde, Elvehjem y Jukes demostraron que era un factor de crecimiento y anti-dermatitis en pollos. Williams apodó el compuesto "ácido pantoténico", derivando el nombre de la palabra griega pantothen , que se traduce como "de todas partes". Su razón fue que encontró que estaba presente en casi todos los alimentos que probó. Williams pasó a determinar la estructura química en 1940. En 1953, Fritz Lipmann compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina "por su descubrimiento de la coenzima A y su importancia para el metabolismo intermedio", trabajo que había publicado en 1946.

Referencias