CARBOHIDRATOS: DEFINICIÓN, CLASIFICACIÓN Y ENFERMEDADES

DEFINICIÓN

Los carbohidratos, también conocidos como hidratos de carbono, glúcidos, azúcares o sacáridos, son las macromoléculas más abundantes en los seres vivos. Ortega Senovilla (2014) explica que:

Los vegetales los sintetizan a partir de CO2 y H2O mediante la fotosíntesis, y los animales pueden adquirirlos a través de la dieta, o pueden sintetizarlos ellos mismos a partir de diversas fuentes (aminoácidos, piruvato, glicerol y lactato). Además de por su abundancia, la importancia de los carbohidratos radica en la variedad de funciones y efectos metabólicos que llevan a cabo. Son una de las principales fuentes de energía para las células, forman parte de la matriz extracelular de los tejidos, participan en los mecanismos de reconocimiento intercelular, tienen efectos sobre la microflora bacteriana del intestino grueso, controlan la función epitelial del colon o tienen un efecto directo sobre el sistema endocrino, por citar las más relevantes. 

Muchas de estas funciones, así como los destinos metabólicos de los carbohidratos, vienen determinadas tanto por la estructura que adoptan en las células, como por las modificaciones que pueden sufrir. Los humanos somos capaces de llevar a cabo la síntesis de los principales carbohidratos, pero, aun así, nos servimos de la dieta para complementar esa síntesis endógena y disponer de cantidades suficientes para poder almacenarlos (Ortega Senovilla, 2014).

A esta definición se le puede sumar la de Mollinedo Patzi & Benavides Calderón (2014), quienes los describe de la siguiente manera:

Los carbohidratos, glúcidos o glícidos, son compuestos orgánicos que contienen carbono, oxígeno e hidrógeno en diferentes combinaciones, constituyendo una parte muy importante en la alimentación humana además de generar una gran fuente de energía inmediata, ya que de desdoblan de manera muy rápida, formando grandes cadenas de glucógeno, el cual se transforma en glucosa en el momento en el que el organismo requiere energía, pero además de proporcionar glucosa, forman cantidades mínimas de fructuosa y galactosa, estas últimas no son azúcares esenciales.

FUNCIONES

Los carbohidratos desempeñan varias funciones entre las cuales están:

• Son la principal fuente de energía para el organismo humano de fácil obtención y menor costo.
• De forma especial, le suministra energía al sistema nervioso y al cerebro aportando un valor energético de 4 kilocalorías/gramo aproximadamente. Se almacenan en los músculos y en el hígado, en forma de glucógeno.
• Tienen una función reguladora porque evitan la formación de cuerpos cetónicos, debido al eficiente metabolismo de los lípidos.
• Coadyuvan en el mantenimiento de los niveles normales de glucosa, colesterol y triglicéridos en sangre.
• Tienen una función plástica, debido a que colaboran en la formación de tejido conjuntivo, además son parte de las membranas de los vasos sanguíneos y del tejido nervioso.
• Coadyuvan de gran manera en la función gastrointestinal, pues el proceso de fermentación de la lactosa facilita el desarrollo de la flora bacteriana saprófita. Además, previenen la obesidad, ya que la fibra vegetal produce saciedad y así se logra disminuir la ingesta de alimentos.
• Proporcionan sabor a los alimentos y bebidas, porque los carbohidratos se consideran edulcorantes naturales.

CLASIFICACIÓN

Los hidratos de carbono se clasifican en dos grupos:

1. Carbohidratos simples. Son aquellos azúcares que tienen una absorción rápida y aportan al organismo, solamente energía. Estos son los:

a) Monosacáridos. Son los hidratos de carbono con la estructura más simple. La glucosa, la galactosa y la fructuosa son hexosas (debido a que posee 6 átomos de carbono en sus fórmulas).

• Glucosa. También se denomina dextrosa y es el carbohidrato más importante para el organismo, ya que es su primordial fuente de energía, se halla en las frutas y en la miel.
• Galactosa. Se encuentra en la leche y se produce por la hidrólisis de la lactosa, también constituye una fuente energética.
• Fructuosa. Su sinónimo es levulosa y es considerada el azúcar de las frutas.

b) Disacáridos. Se constituyen por dos a diez moléculas de glucosa. Los tipos de disacáridos son:

• Sacarosa. Es la unión de una molécula de glucosa y una de fructuosa mediante un enlace dicarbonílico. La sacarosa es el azúcar de mesa, se extrae principalmente de la caña de azúcar y de la remolacha.
• Lactosa. Químicamente está formada por una molécula de glucosa y una de galactosa. Este disacárido se encuentra en la leche y es denominado el azúcar de la leche.
• Maltosa. Es el azúcar de la malta y se constituye de dos moléculas de glucosa.

c) Oligosacáridos. Es la combinación de tres a nueve moléculas de monosacáridos, estos se unen mediante enlaces glucosídicos. No tienen la capacidad de solubilizarse en agua y tampoco tienen sabor dulce. La fuente que los proporcionan es de origen animal principalmente, y escasamente de origen vegetal.

En este grupo se incluyen: las maltodextrinas (que se obtienen mediante hidrólisis parcial del almidón y son muy empleadas como edulcorantes y modificadores de texturas de productos alimenticios), la maltotriosa y la rafinosa (constituida por tres glucosas), la estaquiosa (formada por cuatro) y la verbascosa (compuesta por cinco).

2. Carbohidratos complejos. Son los polisacáridos. Estos azúcares se absorben de forma lenta, por lo tanto, el tiempo de digestión es más prolongado y se comportan como energía de reserva. Existen varios tipos de polisacáridos, pero los más relevantes son:

• Almidón. Se conoce como fécula, está compuesto de varias moléculas de glucosa vinculadas por uniones lineales, es el carbohidrato más abundante en la nutrición y se halla en los granos de cereales, leguminosas, tubérculos, etc.
• Glucógeno. Es un polisacárido que actúa como reserva de hidratos de carbono en los animales. Su lugar de almacenamiento es el hígado (como reserva de glucosa) y el tejido muscular (como combustible para la actividad muscular).
• Celulosa. Está formado por varias hileras o cadenas lineales de glucosa, se constituyen en el principal polisacárido de sostén estructural de las plantas. También se utiliza para fabricar papel.
• Pectina, mucílago, agar. Se relacionan con polímeros derivados de azúcares y tienen un uso muy notable en la industria alimenticia por su capacidad gelificante.

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN

Generalmente, los carbohidratos que se ingieren diariamente son los polisacáridos. La digestión del almidón inicia en la cavidad bucal en este sitio el proceso de masticación permite desintegrar al almidón y activar a las enzimas pancreáticas. Cuando la hidrólisis del almidón concluye y se forman los disacáridos, se activan las enzimas intestinales ubicadas en el borde en cepillo de la mucosa intestinal, estas son: la sacarasa (que hidroliza a la sacarosa en glucosa y fructuosa), la maltasa (hidroliza a la maltosa) y la lactasa (hidroliza a la lactosa en glucosa y galactosa). Los monosacáridos obtenidos se absorben por transporte activo a nivel del yeyuno y son transportados al hígado a través de la vena porta.

METABOLISMO

Metabolismo hepático. La glucosa, fructuosa y galactosa llegan al hígado, y es ahí donde se producen los procesos metabólicos. La glucosa experimenta el proceso de fosforilación y las hormonas que controlan y guían su metabolismo son el glucagón y la insulina, ésta última lleva a la glucosa hacia el hígado y al tejido muscular, lugar donde queda almacenada como glucógeno. El glucógeno se vuelve en glucosa cuando el organismo así lo requiera y cuando hay un exceso de glucosa incapaz de convertirse en glucógeno se convierte en triglicérido.

La galactosa y la fructuosa se fosforilan por medio de las quinasas.

Metabolismo en el sistema nervioso. El cerebro exige bastante energía y la obtiene de la glucosa. La glucosa no necesita de la insulina para atravesar la membrana encefálica. No existe un proceso de lipogénesis, ni una considerable síntesis de glucógeno. Como se mencionó el sistema nervioso depende exclusivamente de la glucosa en condiciones normales, aunque en un estado de ayuno prolongado los cuerpos cetónicos lo reemplazan.

Metabolismo en el músculo esquelético. El músculo estriado esquelético emplea la energía obtenida de la glucosa, las grasas y los cuerpos cetónicos. Su demanda depende de la actividad muscular.

Existe una síntesis de glucógeno, pero no hay proceso de lipogénesis. El glucógeno muscular tiene la capacidad de reserva, al igual que el hígado, pero esto sólo puede ser aprovechado por las células musculares.

Metabolismo en el músculo cardíaco. Los procesos metabólicos son muy similares a los del músculo esquelético. El miocardio emplea el lactato como combustible, gracias a las características de su isoenzima lactato deshidrogenasa. El lactato se convierte en piruvato, el cual permite el metabolismo de Acetil Co (Mollinedo Patzi & Benavides Calderón, 2014).

Los carbohidratos en la nutrición humana

Los carbohidratos han sido la principal fuente energética de la alimentación en los humanos por años. Algunos los consideran nutrientes no esenciales, ya que pueden ser sintetizados por el organismo a partir de otros compuestos. La cantidad mínima requerida por el organismo para suplir las necesidades de las células nerviosas, los glóbulos rojos y la médula ósea, es de aproximadamente 180 gramos diarios, de los cuales el organismo puede sintetizar 130 gramos por día, por lo que los restantes 50 gramos deben ser suministrados en la dieta. Se recomienda que entre el 50 y el 60%de las calorías totales de la dieta provengan de la oxidación de los carbohidratos, sin embargo, este porcentaje varía ampliamente entre diferentes poblaciones, según sus patrones de alimentación (Esquivel Solís, 2005).

ENFERMEDADES

ALTERACIONES DEL METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS

Glucogenosis tipo I 

La glucogenosis tipo Ia, también conocida como enfermedad de Von Gierke, déficit de glucosa-6-fosfatasa, glucogenosis hepatorrenal y depósito de glucógeno Ia, es una enfermedad metabólica rara, y de carácter hereditario, incluida dentro de los errores innatos del metabolismo. 

Pertenece al grupo de las glucogenosis, enfermedades producidas por depósito, o acumulación de glucógeno (sustancia que se forma en el organismo, para almacenar la energía que proviene de los hidratos de carbono). Está causada por un déficit congénito de la enzima glucosa-6-fosfatasa en hígado, riñón e intestino. 

Afecta la formación y utilización del glucógeno, dando lugar a concentraciones, o estructuras anormales del mismo.

Galactosemia 

La galactosemia es la incapacidad del organismo para utilizar (metabolizar) el azúcar simple o galactosa (que causa la acumulación de galactosa 1 fosfato), que alcanza altos niveles en el organismo y causa lesiones al hígado, el sistema nervioso central y otros sistemas corporales. 

Recibe otras denominaciones: deficiencia de galactosa-1-fosfatouridil transferansa, deficiencia de galactocinasa y deficiencia de galactosa-6-fosfato epimerasa. 

La galactosemia clásica es una enfermedad grave, con un inicio temprano de los síntomas. Es una enfermedad hereditaria, transmitida como un rasgo autosómico recesivo y cuya ocurrencia es aproximadamente de 1 por cada 60 000 nacimientos.

Las personas con galactosemia son incapaces de descomponer completamente el azúcar simple galactosa, que compone la mitad de la lactosa, el azúcar que se encuentra en la leche. La lactosa es un disacárido, lo que significa que está compuesto por dos azúcares enlazados: galactosa y glucosa.

Deficiencia de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa 

El déficit de la glucosa 6 fosfato deshidrogenasa (G-6-PD), se debe a la herencia de cualquiera de un gran número de alelos anormales, del gen que codifica su síntesis. Se han encontrado más de cien variantes de G-6-PD, asociadas con un amplio espectro de enfermedades hemolíticas. La síntesis de la enzima del eritrocito está codificada por un gen localizado en el cromosoma X y por esta razón la enfermedad es más común en los varones.

TRASTORNO DEL METABOLISMO DE LÍPIDOS

Obesidad

La obesidad es un problema crónico caracterizado por un exceso de grasa corporal, de elevada prevalencia y de demanda asistencial creciente. La obesidad puede definirse, como un exceso de grasa que condiciona la salud de la persona. Cuando la cantidad de energía que se ingiere con los alimentos es superior a la que se gasta, el exceso de energías es transformado en grasas.  La definición de obesidad es arbitraria, pero parece confirmado que los riesgos para la salud son significativos, cuando el sobrepeso alcanza el 20 o el 25 %.

La medida más fácilmente realizable y mejor correlacionada con la grasa corporal total es el Índice de Masa Corporal (IMC), o Índice de Quetelet: peso/ talla 2. Aunque hay autores que sitúan el límite en 27,8 para los varones y 27,3 para las mujeres, la mayoría de los consensos definen la obesidad a partir de un IMC de 30. El IMC no es buen indicador en la niñez, la adolescencia, ni en ancianos, o en personas muy musculosas; aun así, es la medida más útil para hacer el seguimiento de la pérdida de peso y determinar la eficacia de un tratamiento. Igualmente, resulta más acertada la clasificación de la obesidad basada en el IMC. (Cuadro 1)

Para valorar la obesidad se necesita de indicadores objetivos, tales como:

• Porcentaje del peso actual con respecto al peso ideal. Clásicamente se utilizan las tablas peso y talla realizadas por la Metropolitan Life Insurance Company.
• Índice de masa corporal (IMC), calculado por medio de la fórmula: IMC = Peso (Kg) / [Talla (m)]2.
• Medición de los pliegues subcutáneos. El que mejor valora el exceso de grasa, es el pliegue tricipital (pliegue formado a nivel del músculo tríceps).

La obesidad es una enfermedad con repercusiones sistémicas, pues implica riesgos considerables para la salud tales como: disminución de la esperanza de vida como factor de riesgo independiente del riesgo cardiovascular (en discusión), factor de riesgo para el desarrollo de diabetes mellitus, accidentes vasculares encefálicos (AVE), hipertensión arterial, hiperlipemia y cáncer (colon, recto y próstata en el varón; vesícula, ovario, mama, cervix y endometrio en la mujer). También determina una mayor probabilidad para complicaciones como la litiasis biliar, la esteatosis hepática, las irregularidades menstruales, la gota, la artrosis, las várices, las tromboembolias y la hernia de hiato.  Se pueden diferenciar dos tipos de obesidad: obesidad primaria o de causa no delimitada y obesidad secundaria o de causa conocida. Una persona puede desarrollar un cuadro de obesidad por:

• Disminución del gasto energético (descenso en la energía que se consume).
• La presencia conjunta de los dos hechos mencionados.
• Aumento de la ingesta de energía.

El gasto energético que tiene una persona depende de:

• Gasto energético basal: cantidad de energía que requiere el cuerpo
• Ayuno de 12 horas en estado de reposo y condiciones ambientales neutras.
• Termogénesis: gasto energético debido a los diferentes estímulos ambientales (calor, frío, etc.).
• Gasto energético que condiciona la actividad física: consumo de energía causado por las actividades diarias y el ejercicio que realiza el individuo.

Causas

Las causas de obesidad son múltiples y poco conocidas en la actualidad, lo que explica su alta incidencia; pueden señalarse las siguientes:

• Aporte energético de la dieta. En los animales de experimentación, se ha demostrado que la hiperfagia (comer mucho) es una causa de obesidad, aunque actualmente, se discute si este hecho es causa o efecto.

• Neuroendocrinología. Siempre se pensó que la obesidad era una enfermedad endocrinológica. Actualmente se conoce que sólo el 3 % de los casos de obesidad, responden a este tipo de alteraciones. Entre las alteraciones endocrinológicas, que generalmente se asocian a la obesidad, están las hipotalámicas, las hipofisiarias, las suprarrenales, el hipotiroidismo grave y el síndrome de ovario poliquístico.

•   Factores genéticos y ambientales. Incluyen los genes compartidos, la misma dieta y el mismo nivel cultural, así como otros factores relativos al estilo de vida

En ciertos casos, la obesidad se debe a alguna causa identificable, como el uso de determinados fármacos (antidepresivos, fenotiazinas, esteroides, antidiabéticos orales: sulfonilureas y meglitinidas), o el padecimiento de enfermedades específicas (hipotiroidismo, síndrome de Cushing, insulinoma y poliquistosis ovárica); es por esto, que se buscarán estas causas, ante una persona con un IMC >=30, para determinar si la obesidad es de causa secundaria.

De forma rutinaria, debe evaluarse el riesgo cardiovascular global, bien mediante cuantificación con tablas, o bien identificando los factores de riesgo cardiovascular asociados (diabetes, hiperlipemia, tabaquismo, hipertensión arterial). También se realizarán las pruebas adecuadas, si se sospecha secundarismo, o enfermedades relacionadas con la obesidad (función hepática, ácido úrico).

Tratamiento

El tratamiento puede ser dietético (dieta hipocalórica), quirúrgico, farmacológico o bien encaminado a cambios en el estilo de vida; este último requiere de atención psicoterapéutica, junto a cambios en el hábito alimenticio y la práctica de ejercicios (Sánchez Bouza, Castellanos, & Sánchez Frenes, 2007).

BIBLIOGRAFÍA

Esquivel Solís, V. (2005). Dietas modificadas en carbohidratos: implicaciones fisiológicas. Revista Costarricense de Salud Pública, 1409-1429.
Mollinedo Patzi, M. A., & Benavides Calderón, G. (2014). Carbohidratos. Revista de Actualización Clínica Investiga, 2133-2136.
Ortega Senovilla, H. (2014). Carbohidratos de interés fisiológico. Digestión y absorción de los hidratos de carbono de la dieta. En E. Herrera Castillón, M. P. Ramos Álvarez, M. d. Roca Salom, Arribas, & Marta, Bioquímica básica: base molecular de los procesos fisiológicos (págs. 101-115).

Sánchez Bouza, M. d., Castellanos, M., & Sánchez Frenes, P. (2007). Enfermedades metabólicas. Material de apoyo para Bioquímica. MediSur, 199-225.