Ácido pantoténico

Ácido pantoténico
Fórmula esquelética del ácido (R)-pantoténico
Molécula de ácido pantoténico
Nombres
Nombre IUPAC preferido
Ácido 3-[(2 R )-2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutanamido]propanoico
Nombre sistemático de la IUPAC
Ácido 3-[(2 R )-(2,4-Dihidroxi-3,3-dimetilbutanoil)amino]propanoico
Identificadores
  • 599-54-2 controlarY
  • 79-83-4 ( R ) controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
  • ( R ): Imagen interactiva
  • ( S ): Imagen interactiva
3DMet
  • B00193
1727062, 1727064 ( R )
EBICh
  • CHEBI:7916 ☒norte
Química biológica
  • ChEMBL1594 controlarY
Araña química
  • 963 ☒norte
  • 6361 ( R ) ☒norte
  • 4677898 ( S ) ☒norte
Banco de medicamentos
  • DB01783 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.009.061
Número CE
  • 209-965-4
BARRIL
  • D07413 controlarY
MallaÁcido pantoténico+
Identificador de centro de PubChem
  • 988
  • 6613  ( R )
  • 5748353  ( S )
Número RTECS
  • RU4729000
UNIVERSIDAD
  • 66Y94D1203 controlarY
  • 19F5HK2737  ( derecha ) controlarY
  • DTXSID7047229
  • 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
C9H17NO5​​​​​​
Masa molar219,237  g·mol −1
AparienciaAceite amarillo
Cristales incoloros ( sal Ca 2+ )
OlorInodoro
Densidad1,266 g/cm 3
1,32 g/cm 3 (sal de Ca 2+ ) [1]
Punto de fusión183,833 °C (362,899 °F; 456,983 K)
196–200 °C (385–392 °F; 469–473 K)
se descompone (sal de Ca 2+ ) [1] [3] [5]
Muy soluble [2]
2,11 g/mL (sal de Ca 2+ ) [1]
SolubilidadMuy soluble en C 6 H 6 , éter [2]
Sal de Ca 2+ :
Ligeramente soluble en alcohol , CHCl 3 [3]
registro P−1.416 [4]
Acidez (p K a )4.41 [5]
Basicidad (p K b )9.698
+37,5°
+24,3° ( sal Ca 2+ ) [5]
Peligros
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformFlammability 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g. canola oilInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
2
1
0
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
> 10 mg/g (sal de Ca 2+ ) [3]
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 los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

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 del ácido pantoico y la β-alanina . Su nombre proviene del griego πάντοθεν pantothen , que significa "de todas partes", porque el ácido pantoténico, al menos en pequeñas cantidades, está presente 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 en los alimentos para animales, la forma que se utiliza habitualmente es el pantotenato de calcio, porque químicamente es más estable y, por lo tanto, permite una mayor vida útil del producto que el pantotenato de sodio y el ácido pantoténico libre. [1]

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 vitamina hidrosoluble , una de las vitaminas B. Se sintetiza a partir del aminoácido β-alanina y del ácido pantoico (ver figuras de biosíntesis y estructura de la coenzima A). A diferencia de la vitamina E o la vitamina K , que se presentan 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), un cofactor para muchos procesos enzimáticos. [7] [9] [10]

Uso en la biosíntesis de la coenzima A

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

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 (véase la figura). [11]

  1. El ácido pantoténico se fosforila a 4'-fosfopantotenato por acción de la enzima pantotenato quinasa . Este es el paso principal en la biosíntesis de CoA y requiere ATP. [12]
  2. La enzima fosfopantotenoilcisteína sintetasa añade cisteína al 4'-fosfopantotenato para formar 4'-fosfo-N-pantotenoilcisteína (PPC). Este paso está acoplado con la hidrólisis de ATP . [12]
  3. La PPC se descarboxila a 4'-fosfopanteteína por acción de la fosfopantotenoilcisteína descarboxilasa.
  4. La 4'-fosfopanteteína se adenila (o más propiamente, se AMPila ) para formar desfosfo-CoA por la enzima fosfopanteteína adenilil transferasa.
  5. Finalmente, la desfosfo-CoA se fosforila a coenzima A por acción de la enzima desfosfocoenzima A quinasa . Este paso final también requiere ATP. [12]

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 primaria del cuerpo y es esencial para descomponer los componentes básicos de la célula, como los carbohidratos , los aminoácidos y los lípidos , para obtener combustible. [13] 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. [14] La CoA también es necesaria para la acilación y acetilación, que, por ejemplo, están implicadas en la transducción de señales y varias funciones enzimáticas. [14] Además de funcionar como CoA, este compuesto puede actuar como un transportador de grupos 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 transportadora de acilo (ACP), [15] que se requiere para la síntesis de ácidos grasos. [9] [16] Su síntesis también se conecta con otras vitaminas como la tiamina y el ácido fólico. [17]

Recomendaciones dietéticas

En 1998, el Instituto de Medicina de los Estados Unidos (IOM) actualizó los requerimientos promedio estimados (EAR) y las ingestas dietéticas recomendadas (RDA) de vitaminas B. En ese momento, no había suficiente información para establecer los EAR y las RDA de ácido pantoténico. En casos como este, el Consejo establece ingestas adecuadas (IA), con 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 ligado a los alimentos era de aproximadamente el 50%. [10] La IA para el embarazo es de 6 mg/día. La IA para la lactancia es de 7 mg/día. Para los bebés de hasta 12 meses, la 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, IA y UL se denominan Ingestas Dietéticas de Referencia (IDR). [10] [18]

Grupo de edadEdadIngesta adecuada [10]
Bebés0–6 meses1,7 mg
Bebés7–12 meses1,8 mg
Niños1–3 años2 miligramos
Niños4–8 años3 miligramos
Niños9–13 años4 miligramos
Hombres y mujeres adultos14+ años5 mg
Mujeres embarazadas(contra 5)6 mg
Mujeres que amamantan(contra 5)7 mg

Si bien para muchos nutrientes el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos 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 de adultos informan de alrededor de 4 a 7 mg/día. [10]

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) denomina al conjunto colectivo de información 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 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, de 7 mg/día. Para niños de 1 a 10 años, la IA es de 4 mg/día. Estas IA son similares a las IA de los EE. UU. [20]

Seguridad

En cuanto a la seguridad, el IOM establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) para vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del ácido pantoténico, no hay UL, ya que no hay datos humanos sobre efectos adversos de dosis altas. [10] La EFSA también revisó la cuestión de la seguridad y llegó a la misma conclusión que en los Estados Unidos: que no había evidencia suficiente para establecer un UL para el ácido pantoténico. [21]

Requisitos de etiquetado

Para los fines del etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos de EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% VD). Para los fines del etiquetado de ácido pantoténico, el 100 % del valor diario era de 10 mg, pero a partir de mayo de 2016 se revisó a 5 mg para que coincidiera con la IA. [22] [23] El cumplimiento de las regulaciones de etiquetado actualizadas se exigió para enero de 2020 para los fabricantes con US$ 10 millones o más en ventas anuales de alimentos, y para enero de 2021 para los fabricantes con ventas de alimentos de menor volumen. [24] [25] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .

Fuentes

Dietético

Las fuentes alimentarias de ácido pantoténico incluyen alimentos de origen animal, incluidos los productos lácteos y los huevos. [6] [8] Las patatas, los productos derivados del tomate, los cereales de avena, las semillas de girasol y el aguacate son buenas fuentes vegetales. Los hongos también son buenas fuentes. Los cereales integrales son otra fuente de la vitamina, pero al molerlos para hacer arroz blanco o harina blanca se elimina gran parte del ácido pantoténico, ya que se encuentra en las capas externas de los cereales integrales. [6] [10] 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. [26]

Suplementos

Los suplementos dietéticos de ácido pantoténico comúnmente usan pantotenol (o pantenol ), un análogo estable en almacenamiento , que se convierte en ácido pantoténico una vez consumido. [7] El pantotenato de calcio, una sal , se puede usar 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 suplementos dietéticos puede contener hasta 1000 mg (200 veces el nivel de ingesta adecuada para adultos), sin evidencia de que cantidades tan grandes brinden algún beneficio. [7] [6] Según WebMD , los suplementos de ácido pantoténico tienen una larga lista de usos declarados, pero no hay suficiente evidencia científica para respaldar ninguno de ellos. [27]

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 . [7] 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 para las enfermedades cardiovasculares, pero se desconocen sus efectos a largo plazo, por lo que su uso debe ser supervisado por un médico. [7] La ​​suplementación dietética con ácido pantoténico no tiene el efecto reductor del colesterol de la pantetina. [9]

Fortificación

Según Global Fortification Data Exchange, la deficiencia de ácido pantoténico es tan rara que ningún país exige que los alimentos sean fortificados. [28]

Absorción, metabolismo y excreción.

Cuando se encuentra en los alimentos, la mayor parte del ácido pantoténico se encuentra 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, la CoA y la ACP se hidrolizan en 4'-fosfopanteteína. La 4'-fosfopanteteína luego 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 del sodio. [14] A niveles altos de ingesta, cuando este mecanismo está saturado, algo de ácido pantoténico también puede absorberse adicionalmente a través de difusión pasiva. [26] En general, cuando la ingesta aumenta diez veces, la tasa de absorción disminuye al 10%. [14]

El ácido pantoténico se excreta en la orina, después de su liberación de la 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 carentes de la vitamina. [10]

Deficiencia

La deficiencia de ácido pantoténico en humanos es muy rara y no ha sido estudiada 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 ensayos voluntarios limitados), casi todos los síntomas se revirtieron con ácido pantoténico administrado por vía oral. [14] [9] Los síntomas de deficiencia son similares a otras deficiencias de vitamina B. Hay una producción de energía alterada, debido a los bajos niveles de CoA, que podrían causar síntomas de irritabilidad, fatiga y apatía . [14] La síntesis de acetilcolina también está alterada; por lo tanto, también pueden aparecer síntomas neurológicos en la deficiencia; [30] incluyen sensación de entumecimiento en manos y pies, parestesia y calambres musculares. Los síntomas adicionales podrían incluir inquietud, malestar, 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 lípidos y carbohidratos. [31] En roedores, puede haber pérdida de color del pelo, 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 de ácido pantoténico se puede evaluar midiendo la concentración en sangre total o la excreción urinaria de 24 horas. En los seres humanos, los valores en sangre total inferiores a 1 μmol/L se consideran bajos, al igual que una excreción urinaria inferior a 4,56 mmol/día. [9]

Nutrición animal

El pantotenato de calcio y el dexpantenol (D-pantenol) son aditivos aprobados por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) para la alimentación animal. [1] La suplementación es del orden de 8-20 mg/kg para cerdos, 10-15 mg/kg para aves de corral, 30-50 mg/kg para peces y 8-14 mg/kg de alimento para mascotas. Estas son concentraciones recomendadas, diseñadas para ser más altas que las que se cree que son necesarias. [1] Hay algunas evidencias de que la suplementación de alimentos aumenta la concentración de ácido pantoténico en los tejidos, es decir, la carne, consumida por humanos, y también en los huevos, pero esto no plantea preocupaciones para la seguridad del consumidor. [1]

No se ha establecido ningún requerimiento dietético de ácido pantoténico en las especies 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 es de 2,2 mg/kg de materia orgánica digestible consumida por día. La suplementación de ácido pantoténico en una cantidad de 5 a 10 veces superior a los requerimientos teóricos no mejoró el rendimiento del crecimiento del ganado de engorde. [33]

Síntesis

Biosíntesis

Biosíntesis del ácido pantoténico

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 una fracción 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]

Síntesis industrial

La síntesis industrial del ácido pantoténico comienza con la condensación aldólica del isobutiraldehído y el formaldehído . El hidroxipivaldehído resultante se convierte en su derivado 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 de un tratamiento con la sal de calcio o sodio de β-alanina. [35]

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 . [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 llamaba A soluble en grasa y B soluble en agua. [26] Con el tiempo, se aislaron y numeraron ocho vitaminas B solubles en agua y químicamente distintas, siendo el ácido pantoténico la 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 después, Elvehjem y Jukes demostraron que era un factor de crecimiento y antidermatitis en pollos. [9] Williams denominó al compuesto "ácido pantoténico", derivando el nombre de la palabra griega pantothen , que se traduce como "de todas partes". Su razón fue que descubrió que estaba presente en casi todos los alimentos que probó. [9] Williams procedió 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]

Referencias

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