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El potasio en la biología

La bomba de sodio y potasio es una enzima fundamental para regular los niveles de sodio y potasio en las células.

El potasio es el principal ion intracelular de todos los tipos de células , y tiene un papel importante en el mantenimiento del equilibrio de líquidos y electrolitos . [1] [2] El potasio es necesario para el funcionamiento de todas las células vivas y, por lo tanto, está presente en todos los tejidos vegetales y animales. Se encuentra en concentraciones especialmente altas dentro de las células vegetales y, en una dieta mixta, está más concentrado en las frutas. La alta concentración de potasio en las plantas, asociada con cantidades comparativamente muy bajas de sodio allí, dio como resultado históricamente que el potasio se aislara por primera vez de las cenizas de las plantas ( potasa ), lo que a su vez le dio al elemento su nombre moderno. La alta concentración de potasio en las plantas significa que la producción agrícola intensa agota rápidamente el potasio de los suelos y los fertilizantes agrícolas consumen el 93% de la producción química de potasio de la economía mundial moderna.

Las funciones del potasio y del sodio en los organismos vivos son bastante diferentes. Los animales, en particular, emplean el sodio y el potasio de manera diferencial para generar potenciales eléctricos en las células animales, especialmente en el tejido nervioso . La depleción de potasio en animales, incluidos los humanos, da lugar a diversas disfunciones neurológicas. Las concentraciones características de potasio en organismos modelo son: 30–300 mM en E. coli , 300 mM en levadura en ciernes, 100 mM en células de mamíferos y 4 mM en plasma sanguíneo. [3]

Función en las plantas

El papel principal del potasio en las plantas es proporcionar el entorno iónico para los procesos metabólicos en el citosol y, como tal, funciona como regulador de varios procesos, incluida la regulación del crecimiento. [4] Las plantas requieren iones de potasio (K + ) para la síntesis de proteínas y para la apertura y cierre de los estomas , que está regulada por bombas de protones para hacer que las células de guarda circundantes sean turgentes o flácidas . Una deficiencia de iones de potasio puede perjudicar la capacidad de una planta para mantener estos procesos. El potasio también funciona en otros procesos fisiológicos como la fotosíntesis , la síntesis de proteínas , la activación de algunas enzimas , el transporte de solutos del floema de fotoasimilados a los órganos de origen y el mantenimiento del equilibrio catión:anión en el citosol y la vacuola . [5]

Función en los animales

El potasio es el catión principal (K + , un ion positivo) dentro de las células animales , mientras que el sodio (Na + ) es el catión principal fuera de las células animales. La diferencia entre las concentraciones de estas partículas cargadas provoca una diferencia en el potencial eléctrico entre el interior y el exterior de las células, conocido como potencial de membrana . El equilibrio entre el potasio y el sodio se mantiene mediante transportadores de iones en la membrana celular . Todos los canales de iones de potasio son tetrámeros con varios elementos estructurales secundarios conservados. Se han resuelto varias estructuras de canales de potasio , incluidos los controlados por voltaje , [6] [7] [8] controlados por ligando , [9] [10] [11] [12] [13] poro en tándem , [14] [15] [16] y los canales rectificadores hacia adentro , [17] [18] [19 ] [20] [21] de procariotas y eucariotas . El potencial de membrana celular creado por los iones de potasio y sodio permite que la célula genere un potencial de acción , un "pico" de descarga eléctrica. La capacidad de las células para producir descargas eléctricas es fundamental para funciones corporales como la neurotransmisión , la contracción muscular y la función cardíaca. [22]

Recomendaciones dietéticas

La Academia Nacional de Medicina de Estados Unidos (NAM), en nombre de Estados Unidos y Canadá, establece ingestas dietéticas de referencia , incluidos los requerimientos promedio estimados (EAR) y las ingestas dietéticas recomendadas (RDA), o ingestas adecuadas (AI) para cuando no hay suficiente información para establecer EAR y RDA.

Para niños y niñas menores de 9 años, las IA de potasio son: 400  mg de potasio para bebés de 0 a 6 meses, 860  mg de potasio para bebés de 7 a 12 meses, 2000  mg de potasio para niños de 1 a 3 años y 2300  mg de potasio para niños de 4 a 8 años.

Para los varones de 9 años de edad y mayores, las IA para el potasio son: 2500  mg de potasio para varones de 9 a 13 años, 3000  mg de potasio para varones de 14 a 18 años y 3400  mg para varones de 19 años de edad y mayores.

Para las mujeres de 9 años de edad y mayores, las IA de potasio son: 2,300  mg de potasio para mujeres de 9 a 18 años de edad, y 2,600  mg de potasio para mujeres de 19 años de edad y mayores.

Para las mujeres embarazadas y lactantes, las IA para el potasio son: 2600  mg de potasio para mujeres embarazadas de 14 a 18 años, 2900  mg para mujeres embarazadas de 19 años o más; además, 2500  mg de potasio para mujeres lactantes de 14 a 18 años y 2800  mg para mujeres lactantes de 19 años o más. En cuanto a la seguridad, la NAM también establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) para vitaminas y minerales, pero para el potasio la evidencia fue insuficiente, por lo que no se estableció un UL. [23] [24]

En 2019, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina revisaron la Ingesta Adecuada de potasio a 2600 mg/día para mujeres de 19 años o más que no estén embarazadas o en período de lactancia, y 3400 mg/día para hombres de 19 años o más. [25] [26]

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) 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. La IA y el UL se definen de la misma manera que en los Estados Unidos. Para personas de 15 años o más, la IA se establece en 3500 mg/día. Las IA para el embarazo son 3500 mg/día, para la lactancia 4000 mg/día. Para niños de 1 a 14 años, las IA aumentan con la edad de 800 a 2700 mg/día. Estas IA son inferiores a las RDA de EE. UU. [27] La ​​AESA revisó la misma cuestión de seguridad y decidió que no había datos suficientes para establecer un UL para el potasio. [28]

Etiquetado

Para los fines del etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en los EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% VD). Para los fines del etiquetado de potasio, el 100 % del valor diario era de 3500 mg, pero a partir de mayo de 2016, se revisó a 4700 mg. [29] [30] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .

Suplementos

Se pueden utilizar diariamente 20 mEq (781 mg) de potasio proveniente de gluconato de potasio (4680 mg) o citrato de potasio (2040 mg), mezclados con media taza (1,12 dL) de agua, tomados de dos a cuatro veces al día. [31] [32]

Etiquetado

Debido al riesgo de lesiones en el intestino delgado, la FDA de los EE. UU. exige que algunas sales de potasio (por ejemplo, cloruro de potasio ) que contienen más de 99 mg (aproximadamente 1,3 mEq) estén etiquetadas con una advertencia. [33]

Fuentes de alimentación

La mejor manera de obtener una cantidad adecuada es consumir una variedad de alimentos que contengan potasio. Entre los alimentos con alto contenido en potasio se encuentran los kiwis , el jugo de naranja , las papas , el coco , los aguacates , los albaricoques , las chirivías y los nabos , aunque muchas otras frutas , verduras , legumbres y carnes también contienen potasio.

Alimentos comunes muy ricos en potasio: [34]

Alimentos que contienen la mayor concentración: [34]

Deficiencia

Presión arterial alta/Hipertensión

Las dietas bajas en potasio aumentan el riesgo de hipertensión, accidente cerebrovascular y enfermedad cardiovascular. [36] [37]

Hipopotasemia

Una deficiencia grave de potasio en los líquidos corporales puede provocar una afección potencialmente mortal conocida como hipocalemia . La hipocalemia suele ser consecuencia de la pérdida de potasio a través de la diarrea , la diuresis o los vómitos. Los síntomas están relacionados con alteraciones del potencial de membrana y del metabolismo celular. Entre ellos se incluyen debilidad y calambres musculares, íleo paralítico , anomalías en el ECG, parálisis intestinal, disminución de la respuesta refleja y (en casos graves) parálisis respiratoria, alcalosis y arritmia .

En casos raros, el consumo habitual de grandes cantidades de regaliz negro ha provocado hipocalemia. El regaliz contiene un compuesto ( glicirricina ) que aumenta la excreción urinaria de potasio. [38]

Ingesta insuficiente

En Estados Unidos, las mujeres adultas consumen en promedio la mitad de la ingesta diaria recomendada, y los hombres dos tercios. En el caso de todos los adultos, menos del 5 % excede la ingesta diaria recomendada. [39] De manera similar, en la Unión Europea , la ingesta insuficiente de potasio está muy extendida. [40]

Efectos secundarios y toxicidad

Los síntomas gastrointestinales son los efectos secundarios más comunes de los suplementos de potasio, entre ellos náuseas, vómitos, malestar abdominal y diarrea. Tomar potasio con las comidas o tomar una forma microencapsulada de potasio puede reducir los efectos secundarios gastrointestinales.

La hipercalemia es la reacción adversa más grave al potasio. La hipercalemia se produce cuando el potasio se acumula más rápido de lo que los riñones pueden eliminarlo. Es más común en personas con insuficiencia renal . Los síntomas de la hipercalemia pueden incluir hormigueo en las manos y los pies, debilidad muscular y parálisis temporal. La complicación más grave de la hipercalemia es el desarrollo de un ritmo cardíaco anormal ( arritmia ), que puede provocar un paro cardíaco.

Aunque la hipercalemia es poco frecuente en individuos sanos, dosis orales superiores a 18 gramos tomadas de una sola vez en personas no acostumbradas a ingestas elevadas pueden provocar hipercalemia.

Véase también

Referencias

  1. ^ Pohl, Hanna R.; Wheeler, John S.; Murray, H. Edward (2013). "Capítulo 2. Sodio y potasio en la salud y la enfermedad". En Astrid Sigel, Helmut Sigel y Roland KO Sigel (ed.). Interrelaciones entre iones metálicos esenciales y enfermedades humanas . Iones metálicos en las ciencias de la vida. Vol. 13. Springer. págs. 29–47. doi :10.1007/978-94-007-7500-8_2. ISBN 978-94-007-7499-5. Número de identificación personal  24470088.
  2. ^ * Clausen, Michael Jakob Voldsgaard; Poulsen, Hanne (2013). "Homeostasis de sodio/potasio en la célula". En Banci, Lucia (ed.). Metalómica y la célula . Iones metálicos en las ciencias de la vida. Vol. 12. Springer. págs. 41–67. doi :10.1007/978-94-007-5561-1_3. ISBN 978-94-007-5560-4. Número de identificación personal  23595670.libro electrónico ISBN 978-94-007-5561-1 ISSN 1559-0836 ISSN  electrónico  1868-0402 
  3. ^ Milo, Ron; Philips, Rob. "Biología celular en cifras: ¿Cuáles son las concentraciones de diferentes iones en las células?". book.bionumbers.org . Archivado desde el original el 20 de abril de 2017 . Consultado el 23 de marzo de 2017 .
  4. ^ Leigh, RA; Wyn Jones, RG (1984). "Una hipótesis que relaciona las concentraciones críticas de potasio para el crecimiento con la distribución y funciones de este ion en la célula vegetal". New Phytologist . 97 (1): 1–13. doi : 10.1111/j.1469-8137.1984.tb04103.x . JSTOR  2434189.
  5. ^ Hopkins, WG y Huner, NPA Introducción a la fisiología vegetal 4.ª edición
  6. ^ Santoss JS, Asmar-Rovira GA, Han GW, Liu W, Syeda R, Cherezov V, Baker KA, Stevens RC, Montal M (diciembre de 2012). "Estructura cristalina de un módulo de poro de canal de K+ dependiente de voltaje en un estado cerrado en membranas lipídicas". J Biol Chem . 287 (51): 43063–70. doi : 10.1074/jbc.M112.415091 . PMC 3522301 . PMID  23095758. 
  7. ^ Long SB, Campbell EB, Mackinnon R (agosto de 2005). "Estructura cristalina de un canal de K+ de la familia Shaker dependiente del voltaje en mamíferos". Science . 309 (5736): 897–903. Bibcode :2005Sci...309..897L. doi : 10.1126/science.1116269 . PMID  16002581. S2CID  6072007.
  8. ^ Jiang Y, Lee A, Chen J, et al. (mayo de 2003). "Estructura de rayos X de un canal de K+ dependiente del voltaje". Nature . 423 (6935): 33–41. Bibcode :2003Natur.423...33J. doi :10.1038/nature01580. PMID  12721618. S2CID  4347957.
  9. ^ Jiang Y, Lee A, Chen J, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R (mayo de 2002). "Estructura cristalina y mecanismo de un canal de potasio controlado por calcio". Nature . 417 (6888): 515–22. Código Bibliográfico :2002Natur.417..515J. doi :10.1038/417515a. PMID  12037559. S2CID  205029269.
  10. ^ Yuan P, Leonetti MD, Pico AR, Hsiung Y, MacKinnon R (julio de 2010). "Estructura del aparato de activación del Ca2+ del canal BK humano a una resolución de 3,0 A". Science . 329 (5988): 182–6. Bibcode :2010Sci...329..182Y. doi :10.1126/science.1190414. PMC 3022345 . PMID  20508092. 
  11. ^ Wu Y, Yang Y, Ye S, Jiang Y (julio de 2010). "Estructura del anillo de compuerta del canal de K(+) controlado por Ca(2+) de gran conductancia humano". Nature . 466 (7304): 393–7. doi :10.1038/nature09252. PMC 2910425 . PMID  20574420. 
  12. ^ Leonetti MD, Yuan P, Hsiung Y, Mackinnon R (noviembre de 2012). "Análisis funcional y estructural del canal de K+ dependiente de pH y voltaje SLO3 humano". Proc Natl Acad Sci USA . 109 (47): 19274–9. Bibcode :2012PNAS..10919274L. doi : 10.1073/pnas.1215078109 . PMC 3511096 . PMID  23129643. 
  13. ^ Kong C, Zeng W, Ye S, Chen L, Sauer DB, Lam Y, Derebe MG, Jiang Y (2012). "Distintos mecanismos de activación revelados por las estructuras de un canal de K(+) activado por múltiples ligandos". eLife . 1 : e00184. doi : 10.7554/eLife.00184 . PMC 3510474 . PMID  23240087. 
  14. ^ Brohawn SG, del Mármol J, MacKinnon R (enero de 2012). "Estructura cristalina del K2P TRAAK humano, un canal iónico K+ sensible a lípidos y mecanosensible". Science . 335 (6067): 4s36–41. Bibcode :2012Sci...335..436B. doi :10.1126/science.1213808. PMC 3329120 . PMID  22282805. 
  15. ^ Miller AN, Long SB (enero de 2012). "Estructura cristalina del canal de potasio humano de dominio de dos poros K2P1". Science . 335 (6067): 432–6. Bibcode :2012Sci...335..432M. doi :10.1126/science.1213274. PMID  22282804. S2CID  206537279.
  16. ^ Dong YY, Pike AC, Mackenzie A, McClenaghan C, Aryal P, Dong L, Quigley A, Grieben M, Goubin S, Mukhopadhyay S, Ruda GF, Clausen MV, Cao L, Brennan PE, Burgess-Brown NA, Sansom MS, Tucker SJ, Carpenter EP (marzo de 2015). "Mecanismos de activación del canal K2P revelados por las estructuras de TREK-2 y un complejo con Prozac". Science . 347 (6227): 1256–9. Bibcode :2015Sci...347.1256D. doi :10.1126/science.1261512. PMC 6034649 . PMID  25766236. 
  17. ^ Clarke OB, Caputo AT, Hill AP, Vandenberg JI, Smith BJ, Gulbis JM (junio de 2010). "La reorientación y rotación de dominios de un conjunto intracelular regulan la conducción en los canales de potasio Kir". Cell . 141 (6): 1018–29. doi : 10.1016/j.cell.2010.05.003 . PMID  20564790. S2CID  14484301.
  18. ^ Kuo A, Gulbis JM, Antcliff JF, Rahman T, Lowe ED, Zimmer J, Cuthbertson J, Ashcroft FM, Ezaki T, Doyle DA (junio de 2003). "Estructura cristalina del canal de potasio KirBac1.1 en estado cerrado". Science . 300 (5627): 1922–6. Bibcode :2003Sci...300.1922K. doi : 10.1126/science.1085028 . PMID  12738871. S2CID  2703162.
  19. ^ Whorton MR, MacKinnon R (septiembre de 2011). "Estructuras cristalinas del canal de K+ GIRK2 de mamíferos y regulación de la activación por proteínas G, PIP2 y sodio". Cell . 147 (1): 199–208. doi :10.1016/j.cell.2011.07.046. PMC 3243363 . PMID  21962516. 
  20. ^ Nishida M, MacKinnon R (diciembre de 2002). "Base estructural de la rectificación interna: poro citoplasmático del rectificador interno controlado por proteína G GIRK1 a una resolución de 1,8 A". Cell . 111 (7): 957–65. doi : 10.1016/S0092-8674(02)01227-8 . PMID  12507423. S2CID  15788511.
  21. ^ Tao X, Avalos JL, Chen J, MacKinnon R (diciembre de 2009). "Estructura cristalina del canal de K+ rectificador interno fuerte eucariota Kir2.2 a una resolución de 3,1 A". Science . 326 (5960): 1668–74. Bibcode :2009Sci...326.1668T. doi :10.1126/science.1180310. PMC 2819303 . PMID  20019282. 
  22. ^ Mikko Hellgren; Lars Sandberg; Olle Edholm (2006). "Una comparación entre dos canales de potasio procariotas (K ir Bac1.1 y KcsA) en un estudio de simulación de dinámica molecular (MD)". Biophys. Chem . 120 (1): 1–9. doi :10.1016/j.bpc.2005.10.002. PMID  16253415.
  23. ^ Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (2019). "Potasio: ingestas dietéticas de referencia para la adecuación". En Stallings, Virginia A; Harrison, Meghan; Oria, Maria (eds.). Ingestas dietéticas de referencia para sodio y potasio . Washington, DC: The National Academies Press. doi : 10.17226/25353 . ISBN. 978-0-309-48834-1. Número de identificación personal  30844154.
  24. ^ Stallings, Virginia A; Harrison, Meghan; Oria, Maria, eds. (5 de marzo de 2019). Ingesta dietética de referencia de sodio y potasio – Publicación. Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. doi :10.17226/25353. ISBN 978-0-309-48834-1. PMID  30844154. S2CID  104464967. Consultado el 13 de mayo de 2019 . {{cite book}}: |website=ignorado ( ayuda )
  25. ^ "Nuevo informe actualiza valores de referencia de ingesta de sodio y potasio en la dieta; introduce una nueva categoría para el sodio en función de la reducción del riesgo de enfermedades crónicas" (Comunicado de prensa). Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina . 5 de marzo de 2019 . Consultado el 29 de enero de 2022 .
  26. ^ Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina; División de Salud y Medicina; Junta de Alimentos y Nutrición; Comité para la Revisión de las Ingestas Dietéticas de Referencia para Sodio y Potasio (marzo de 2019). Oria M, Harrison M, Stallings VA (eds.). Ingestas Dietéticas de Referencia para Sodio y Potasio. National Academies Press . doi :10.17226/25353. ISBN 978-0-309-48834-1. PMID  30844154. S2CID  104464967. Identificación de estantería: NBK538102 . Consultado el 13 de noviembre de 2022 .
  27. ^ "Resumen de los valores de referencia dietéticos para la población de la UE elaborados por el Panel de Productos Dietéticos, Nutrición y Alergias de la EFSA" (PDF) . 2017. Archivado (PDF) desde el original el 28 de agosto de 2017.
  28. ^ Niveles máximos de ingesta tolerables de vitaminas y minerales (PDF) , Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, 2006, archivado (PDF) desde el original el 16 de marzo de 2016
  29. ^ "Registro Federal 27 de mayo de 2016 Etiquetado de alimentos: Revisión de las etiquetas de información nutricional y de suplementos. Página 33982 del Registro Federal" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 8 de agosto de 2016.
  30. ^ "Daily Value Reference of the Dietary Supplement Label Database (DSLD)" ( Base de datos de etiquetas de suplementos dietéticos (DSLD)) . Archivado desde el original el 7 de abril de 2020. Consultado el 16 de mayo de 2020 .
  31. ^ "Uso adecuado de suplementos de potasio (vía oral, vía parenteral) - Mayo Clinic" www.mayoclinic.org .
  32. ^ "Medicamentos Inxight de NCATS: GLUCONATO DE POTASIO". drugs.ncats.io .
  33. ^ "Oficina de Suplementos Dietéticos - Potasio". ods.od.nih.gov .
  34. ^ ab "Los 10 alimentos con mayor contenido de potasio + una página imprimible". myfooddata . Archivado desde el original el 11 de septiembre de 2014.
  35. ^ "Central de datos alimentarios". fdc.nal.usda.gov .
  36. ^ Aburto NJ, Hanson S, Gutierrez H, Hooper L, Elliott P, Cappuccio FP (2013). "Efecto del aumento de la ingesta de potasio sobre los factores de riesgo cardiovascular y la enfermedad: revisión sistemática y metanálisis". BMJ . 346 : f1378. doi :10.1136/bmj.f1378. PMC 4816263 . PMID  23558164. 
  37. ^ D'Elia L, Barba G, Cappuccio FP, Strazzullo P (2011). "Ingesta de potasio, accidente cerebrovascular y enfermedad cardiovascular: un metaanálisis de estudios prospectivos". J. Am. Coll. Cardiol . 57 (10): 1210–9. doi : 10.1016/j.jacc.2010.09.070 . PMID  21371638.
  38. ^ Mumoli N, Cei M (2008). "Hipocalemia inducida por regaliz". Int. J. Cardiol . 124 (3): e42–4. doi :10.1016/j.ijcard.2006.11.190. PMID  17320224.
  39. ^ Lo que comemos en Estados Unidos, NHANES 2013-2014 Archivado el 24 de febrero de 2017 en Wayback Machine .
  40. ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 13 de julio de 2011 . Consultado el 30 de enero de 2007 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )Consumo de energía y nutrientes en la Unión Europea

Lectura adicional

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