El ácido pantoténico ( vitamina B 5 ) es una vitamina B y un nutriente esencial . [6] Todos los animales necesitan ácido pantoténico para sintetizar la coenzima A (CoA), que es esencial para la producción de energía celular y para la síntesis y degradación de proteínas , carbohidratos y grasas . [6] [7]
El ácido pantoténico es la combinación de ácido pantoico y β-alanina . Su nombre proviene del griego πάντοθεν pantothen , que significa "de todas partes", porque el ácido pantoténico, al menos en pequeñas cantidades, se encuentra en casi todos los alimentos. [6] [8] [7] La deficiencia de ácido pantoténico es muy rara en humanos. [6] [7] En los suplementos dietéticos y alimentos para animales, la forma comúnmente utilizada es el pantotenato de calcio, porque químicamente es más estable y, por lo tanto, prolonga la vida útil del producto que el pantotenato de sodio y el ácido pantoténico libre. [1]
El ácido pantoténico es una vitamina soluble en agua , una de las vitaminas del grupo 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 o la vitamina K , que se presenta en varias 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. [7] [9] [10]
El ácido pantoténico es un precursor de la CoA mediante un proceso de cinco pasos. La biosíntesis requiere ácido pantoténico, cisteína y cuatro equivalentes de ATP (ver figura). [11]
Esta vía se suprime mediante la inhibición del producto final , lo que significa que la CoA es un inhibidor competitivo de la pantotenato quinasa, la enzima responsable del primer paso. [12]
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. [13] La CoA es importante en el metabolismo energético para que el piruvato entre en el ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo del TCA) como acetil-CoA, y para que el α-cetoglutarato se transforme en succinil-CoA en el ciclo. [14] La CoA también es necesaria para la acilación y la acetilación, que, por ejemplo, están implicadas en la transducción de señales y en diversas funciones enzimáticas. [14] Además de funcionar como CoA, este compuesto puede actuar como portador de un grupo acilo para formar acetil-CoA y otros compuestos relacionados; esta es una forma de transportar átomos de carbono dentro de la célula. [9] La CoA también es necesaria en la formación de la proteína portadora de acilo (ACP), [15] que es necesaria para la síntesis de ácidos grasos. [9] [16] Su síntesis también se conecta con otras vitaminas como la tiamina y el ácido fólico. [17]
El Instituto de Medicina de EE. UU. (IOM) actualizó los requerimientos promedio estimados (EAR) y las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) de vitamina 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. [10] [18]
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 era de aproximadamente 2,6 mg/día y que la biodisponibilidad del ácido pantoténico unido a los alimentos era aproximadamente del 50%. [10] 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, la IA es de 1,8 mg/día. Para 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). [10] [18]
Si bien para muchos nutrientes, el Departamento de Agricultura de EE. UU. utiliza datos de composición de alimentos combinados con resultados de encuestas de consumo de alimentos para estimar el consumo promedio, las encuestas y los informes no incluyen el ácido pantoténico en los análisis. [19] Estimaciones menos formales de la ingesta diaria en adultos informan alrededor de 4 a 7 mg/día. [10]
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto colectivo de información como Valores Dietéticos de Referencia, con Ingesta de Referencia Poblacional (PRI) en lugar de RDA, y Requerimiento 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 (AI) se establece en 5 mg/día. La IA para el embarazo es de 5 mg/día, para la lactancia 7 mg/día. Para niños de 1 a 10 años, la IA es de 4 mg/día. Estas IA son similares a las de EE. UU. [20]
En cuanto a la seguridad, el IOM establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) de vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del ácido pantoténico no existe ningún UL, ya que no hay datos en humanos sobre efectos adversos por dosis altas. [10] 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 UL para el ácido pantoténico. [21]
Para fines de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como porcentaje del valor diario (%DV). A efectos del etiquetado del ácido pantoténico, el 100 % del valor diario era de 10 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 se revisó a 5 mg para que coincidiera con la AI. [22] [23] Se exigió el cumplimiento de las regulaciones de etiquetado actualizadas a partir del 1 de enero de 2020 para los fabricantes con 10 millones de dólares estadounidenses o más en ventas anuales de alimentos, y antes del 1 de enero de 2021 para los fabricantes con un menor volumen de ventas de alimentos. [24] [25] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .
Las fuentes alimenticias de ácido pantoténico incluyen alimentos de origen animal, incluidos los lácteos y los huevos. [6] [8] Las patatas, los productos del tomate, los cereales de avena, las semillas de girasol y el aguacate son buenas fuentes vegetales. Los hongos también son una buena fuente. Los cereales integrales son otra fuente de vitamina, pero la molienda para hacer arroz blanco o harina blanca elimina gran parte del ácido pantoténico, tal como se encuentra en las capas externas de los cereales integrales. [6] [10] En los piensos 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. [26]
Los suplementos dietéticos de ácido pantoténico suelen utilizar pantotenol (o pantenol ), un análogo estable , que se convierte en ácido pantoténico una vez consumido. [7] El pantotenato de calcio, una sal , se puede utilizar en la fabricación porque es más resistente que el ácido pantoténico a factores que deterioran la estabilidad, como el ácido, el álcali o el calor. [9] [26] La cantidad de ácido pantoténico en los productos de suplemento dietético puede contener hasta 1000 mg (200 veces el nivel de ingesta adecuada para adultos), sin evidencia de que cantidades tan grandes proporcionen algún beneficio. [7] [6] 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. [27]
Como complemento dietético, no es lo mismo el ácido pantoténico que la pantetina , que está compuesta por dos moléculas de ácido pantoténico unidas por un puente disulfuro . [7] Vendida como un suplemento en dosis altas (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, por lo que su uso debe ser supervisado por un medico. [7] La suplementación dietética con ácido pantoténico no tiene el mismo efecto sobre el LDL. [7]
Según el Global Fortification Data Exchange, la deficiencia de ácido pantoténico es tan rara que ningún país exige que los alimentos estén enriquecidos. [28]
Cuando se encuentra en los alimentos, la mayor parte del ácido pantoténico se encuentra en forma de CoA o unido a la proteína portadora de acilo (ACP). Para que las células intestinales absorban esta vitamina, es necesario convertirla en ácido pantoténico libre. Dentro de la luz del intestino, la CoA y la ACP se hidrolizan en 4'-fosfopanteteína. Luego, la 4'-fosfopanteteína se desfosforila en panteteína . La panteteinasa , una enzima intestinal, luego hidroliza la panteteína en ácido pantoténico libre. [29] El ácido pantoténico libre se absorbe en las células intestinales a través de un sistema de transporte activo saturable y dependiente de sodio. [14] En niveles elevados de ingesta, cuando este mecanismo está saturado, algo de ácido pantoténico también puede absorberse adicionalmente mediante difusión pasiva. [26] En general, cuando la ingesta aumenta 10 veces, la tasa de absorción disminuye al 10%. [14]
El ácido pantoténico se excreta por 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 sin esta vitamina. [10]
La deficiencia de ácido pantoténico en humanos es muy rara y no se ha estudiado en profundidad. En los pocos casos en los que se ha observado deficiencia (prisioneros de guerra durante la Segunda Guerra Mundial, víctimas de inanición o ensayos voluntarios limitados), casi todos los síntomas se revirtieron con ácido pantoténico administrado por vía oral. [14] [9] Los síntomas de la deficiencia son similares a los de otras deficiencias de vitamina B. Hay una producción de energía alterada, debido a los niveles bajos de CoA, lo que podría provocar síntomas de irritabilidad, fatiga y apatía . [14] La síntesis de acetilcolina también está alterada; por tanto, en la deficiencia también pueden aparecer síntomas neurológicos; [30] incluyen sensación de entumecimiento en manos y pies, parestesia y calambres musculares. Los síntomas adicionales pueden incluir inquietud, malestar general, alteraciones del sueño, náuseas, vómitos y calambres abdominales. [30]
En los animales, los síntomas incluyen trastornos de los sistemas 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 los lípidos y los carbohidratos. [31] En los roedores, puede haber pérdida del 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). [9]
El estado del ácido pantoténico se puede evaluar midiendo la concentración en sangre total o la excreción urinaria de 24 horas. En humanos, los valores en sangre total inferiores a 1 μmol/L se consideran bajos, al igual que la excreción urinaria inferior a 4,56 mmol/día. [9]
El pantotenato de calcio y el dexpantenol (D-pantenol) son aditivos para piensos aprobados por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). [1] 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 peces 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 requisitos. [1] Existe cierta evidencia de que la suplementación alimentaria aumenta la concentración de ácido pantoténico en los tejidos, es decir, en la carne consumida por los seres humanos, y también en los huevos, pero esto no plantea preocupaciones para la seguridad del consumidor. [1]
No se han establecido necesidades dietéticas 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. [32] Se ha estimado que la síntesis microbiana neta de ácido pantoténico en el rumen de terneros novillos es de 2,2 mg/kg de materia orgánica digerible consumida por día. La suplementación de ácido pantoténico de 5 a 10 veces los requisitos teóricos no mejoró el rendimiento del crecimiento del ganado de engorda. [33]
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 después de la transferencia de un grupo metilo, luego D-pantoato (también conocido como ácido pantoico) después de la reducción. Luego, la β-alanina y el ácido pantoico se condensan para formar ácido pantoténico (ver figura). [12]
La síntesis industrial del ácido pantoténico comienza con la condensación aldólica de isobutiraldehído y formaldehído . El hidroxipivaldehído resultante se convierte en su derivado de cianhidrina . que se cicla para dar pantolactona racémica . Esta secuencia de reacciones se publicó por primera vez en 1904. [34]
La síntesis de la vitamina se completa mediante la resolución de la lactona utilizando quinina , por ejemplo, seguida del tratamiento con la sal cálcica o sódica de β-alanina. [35]
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 supuso que eran aminas . [36] Cuando más tarde se determinó que esta presunción no era cierta, se eliminó la "e" del nombre, de ahí "vitamina". [26] La nomenclatura de las vitaminas era alfabética, y Elmer McCollum las llamó A solubles en grasa y B solubles en agua. [26] Con el tiempo, se aislaron y numeraron ocho vitaminas B solubles en agua y químicamente distintas, con el ácido pantoténico como vitamina B 5. . [26]
La naturaleza esencial del ácido pantoténico fue descubierta por Roger J. Williams en 1933 al demostrar que era necesario para el crecimiento de la levadura. [37] Tres años más tarde, Elvehjem y Jukes demostraron que era un factor de crecimiento y antidermatitis en pollos. [9] Williams denominó 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. [9] Williams pasó a determinar la estructura química en 1940. [9] 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 intermediario", trabajo que había publicado en 1946. [38]
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .