Los minerales son esenciales para muchos procesos metabólicos y debido a que se requieren en cantidades relativamente pequeñas, el consumo diario debe estar dentro de un rango estrecho para evitar efectos negativos de deficiencia o toxicidad. Algunos minerales se requieren en dosis relativamente grandes, incluidos el calcio y el cloruro. Estos minerales se consideran macrominerales, según la dosis, y la ingesta generalmente debe estar en el rango alto de miligramos. Los minerales traza se requieren en dosis muy pequeñas y la ingesta debe estar en el rango de microgramos a bajos miligramos. Si bien este artículo destacará principalmente el papel del cobre y el manganeso, los minerales traza también incluyen hierro, yodo, zinc y otros.

Cobre

Absorción

El cobre (Cu) es un micronutriente esencial que se encuentra en una variedad de alimentos, incluidas las ostras, los cereales integrales, las vísceras, los frijoles y las nueces. El cobre de la dieta se absorbe en el duodeno y entra en las células intestinales a través del transportador de cobre 1 (CTR1).₁ ,₂ CTR1 es fundamental para coordinar la absorción, la distribución intracelular y la secreción de cobre junto con las ATPasas transportadoras de Cu._1,3 El cobre viaja al hígado a través de la vena porta unido a proteínas y, después del procesamiento, se transporta a la sangre a través de las ATPasas de cobre.₂ El cobre debe unirse a una proteína chaperona, como la ceruloplasmina (CP) o la albúmina, para viajar a los tejidos periféricos.₁

Debido a que el cobre es altamente reactivo, las concentraciones celulares deben mantenerse en un rango específico y la localización del cobre está altamente regulada.₁ El exceso de cobre intracelular puede causar estrés oxidativo que puede afectar la formación de grupos de hierro y azufre y dañar el ADN.₁ Dentro de las células, el movimiento del cobre está estrechamente coordinado por proteínas y compuestos, y las mutaciones en estas y otras proteínas reguladoras del cobre pueden provocar enfermedades graves en el cuerpo.₁

La deficiencia de cobre es rara y se relaciona principalmente con mutaciones genéticas en las enzimas que metabolizan el cobre. La ingesta diaria promedio de cobre en los EE. UU. es de aproximadamente un miligramo, lo que cumple con la RDA para adultos establecida en 900 μg (0,9 mg) por día. Los seres humanos pueden manejar la ingesta excesiva a través de la disminución de la absorción y el aumento de la excreción en la bilis.₄

Cobre en el embarazo

Las necesidades de cobre aumentan durante el embarazo ya que este micronutriente es muy importante para el desarrollo embrionario.₅ Aunque se desconocen los mecanismos, la suplementación con cobre durante el embarazo dio como resultado una reducción del 75 % en los síntomas de depresión y ansiedad durante el segundo trimestre y una reducción del 90 % en el tercer trimestre.₅ La deficiencia en los bebés es rara, pero puede ocurrir en bebés prematuros, bebés alimentados con leche de vaca y bebés que se recuperan de desnutrición que sufrieron pérdidas por diarrea.₅

Función del Cobre

Las enzimas dependientes del cobre tienen diversas funciones en todo el cuerpo, incluida la respiración aeróbica y la fosforilación oxidativa, la formación de colágeno y melanina, la síntesis de neurotransmisores y el mantenimiento de la homeostasis redox._1,3 Específicamente, el cobre juega un papel en la defensa antioxidante como parte de la superóxido dismutasa de cobre-zinc (CuZn SOD)._4,5 El cobre también funciona como factor de transcripción y elemento de andamiaje en el núcleo de las células._1,4

Interacciones de cobre y hierro

El metabolismo del cobre y el hierro están interconectados de varias maneras, aunque la relación exacta no está clara. La primera descripción detallada de una interacción entre el hierro y el cobre se produjo a mediados del siglo XIX, lo que apuntaba a un papel del cobre en la influencia positiva del metabolismo del hierro. ₂ Si el hierro es deficiente, el cobre se acumula en el hígado y si el cobre es deficiente, el hierro se acumulará. ₂ Es probable que el cobre y el hierro se influyan mutuamente mediante la absorción en los intestinos y el metabolismo en el hígado. ₂

Cobre en estados de enfermedad

Si bien la deficiencia de cobre sigue siendo rara, existen varias condiciones patológicas que ocurren como resultado de la deficiencia funcional de cobre debido a mutaciones genéticas en las enzimas que metabolizan el cobre. La enfermedad de Menkes (MD), una afección recesiva ligada al cromosoma X, puede ser letal.₁ Los síntomas incluyen retraso en el desarrollo, degeneración cerebral, cabello inusualmente escaso o rizado, bajo tono muscular y convulsiones.₁ La gravedad de la MD depende de la mutación en APT7A, una proteína transportadora de cobre, y actualmente hay más de 400 mutaciones conocidas en este gen.₁ Para los casos leves, la suplementación con cobre puede ser útil, pero no ayuda en los casos graves, y no existe un tratamiento para revertir el daño neurológico de la MD.₁

El síndrome del cuerno occipital (OHS, por sus siglas en inglés) también es un trastorno recesivo ligado al cromosoma X que afecta principalmente a los hombres.₁ La característica principal del OHS es una protuberancia calcificada en forma de cuña en el hueso occipital debido a un mal funcionamiento del tejido conectivo.₁ OHS no presenta la degeneración cerebral que se observa en MD porque el cobre aún puede cruzar la barrera hematoencefálica.

La enfermedad de Wilson, otro trastorno relacionado con la enzima del cobre, es causada por mutaciones en un gen transportador de cobre, ATP7B . Más de 700 mutaciones en estos genes se han asociado con la enfermedad de Wilson, que se manifiesta como cirrosis hepática y deficiencias neurológicas.₁ Sin embargo, en la enfermedad de Wilson, el cobre se acumula en varios tejidos y se pueden observar depósitos en las córneas, denominados anillos de Kayser-Fleischer.₁

El cobre también juega un papel en otras enfermedades neurodegenerativas que incluyen:

1. Enfermedad de Alzheimer:la formación de placas amiloides está coordinada por zinc y cobre, y la acumulación de cobre afecta la función celular₁
2. Enfermedad de Parkinson:el cobre estabiliza la formación de agregados y la disminución de la ceruloplasmina impide la movilización del cobre, lo que resulta en la acumulación de hierro₁
3. Esclerosis lateral amiotrófica:se alteran varias enzimas que metabolizan el cobre, lo que da como resultado niveles elevados de cobre en el líquido cefalorraquídeo y niveles reducidos en la médula espinal₁
4. Enfermedad de Huntington:el cobre promueve la formación de agregados de proteína mutante de Huntingtina y la disfunción metabólica resulta de las enzimas inhibidoras del cobre involucradas en el metabolismo₁

Cobre y Cáncer

Curiosamente, se ha descubierto que el cobre es tanto un promotor como un inhibidor del cáncer. El cobre participa en la regulación de proteínas asociadas con la evasión del sistema inmunitario y puede activar vías involucradas en el cáncer a través de la proliferación, diferenciación, angiogénesis y progresión del cáncer.₁ Las células cancerosas en proliferación también tienen una mayor demanda de cobre, lo que proporciona una ruta posible para retrasar el crecimiento del cáncer al limitar el cobre.₁ Por otro lado, los niveles altos de cobre pueden inhibir la proliferación celular y el crecimiento tumoral, y los transportadores de cobre pueden cambiar la sensibilidad de las células cancerosas a los medicamentos a base de metales utilizados para tratar el cáncer, mejorando la respuesta.₁ También puede ayudar a disminuir los efectos tóxicos asociados con este tipo de tratamiento y puede aumentar la supervivencia.₁

Manganeso

Absorción

El manganeso se adquiere principalmente de fuentes dietéticas, con aproximadamente uno a cinco por ciento absorbido y disponible para el cuerpo._6,7 Las fuentes de manganeso incluyen el arroz, las nueces, los cereales integrales, las verduras de hoja verde y el té.₆ Curiosamente, las mujeres tienden a absorber más manganeso de la dieta, probablemente debido al estado del hierro, ya que estos dos minerales afectan la absorción del otro._5-7 La absorción de la dieta se ve afectada por la presencia de otros minerales traza, incluidos el hierro, los fitatos de semillas o nueces y la vitamina C.₇ La deficiencia de manganeso es rara, pero los síntomas incluyen problemas de crecimiento, defectos esqueléticos, problemas reproductivos y metabolismo alterado de lípidos y carbohidratos._5,7

El exceso de manganeso en el cuerpo puede provocar toxicidad, que a menudo se debe a la exposición laboral donde se inhala manganeso, como en mineros y soldadores._6,8 El agua potable también puede contener niveles peligrosamente altos de manganeso, lo que afecta a los niños y a los bebés en desarrollo.₅ Si la ingesta o exposición es excesiva, el manganeso se acumulará con efectos perjudiciales en el cerebro.₆ La ingesta crónica excesiva de manganeso puede provocar manganismo, un trastorno caracterizado por varios trastornos psiquiátricos y motores, incluidos cambios de humor y temblores, que finalmente progresan a síntomas similares a los de la enfermedad de Parkinson.₆

Debido a que las concentraciones de manganeso deben permanecer en un rango relativamente estrecho, la absorción está altamente regulada. Cuando el manganeso en la dieta es alto, el tracto GI absorberá menos y el hígado aumentará el metabolismo del manganeso y enviará más para ser excretado a través de la excreción biliar y pancreática.₇ Debido a la evidencia insuficiente, actualmente no existe una cantidad diaria recomendada establecida para el manganeso. Sin embargo, el nivel de ingesta adecuado es de 2,3 mg/día para hombres y 1,8 mg/día para mujeres₇

Función

El manganeso es necesario para la actividad intracelular debido a su papel como activador enzimático de varias enzimas, incluidas las implicadas en el metabolismo de los lípidos, los aminoácidos y la glucosa._5,8 En particular, se requiere para la superóxido dismutasa de manganeso (MnSOD), una enzima esencial para controlar el equilibrio redox y el estrés oxidativo._7,8 El manganeso también es necesario para el desarrollo, la digestión, la reproducción, la producción de energía, la respuesta inmunitaria y la actividad neuronal, y apoya a la vitamina K en la actividad de coagulación de la sangre._5,7,8 El manganeso es importante en la reproducción femenina y el desarrollo fetal, y tanto la deficiencia como el exceso de ingesta de manganeso están asociados con la infertilidad femenina.₅

Manganeso en Metabolismo Alterado

El manganeso es fundamental para la salud de las mitocondrias y para reducir el estrés oxidativo mitocondrial porque la MnSOD es el principal eliminador de superóxido en las mitocondrias.₈ La literatura actual respalda una relación en forma de U entre el manganeso y el estrés oxidativo, donde tanto la deficiencia como la toxicidad dan como resultado una producción excesiva de especies reactivas de oxígeno que pueden alterar el metabolismo saludable.₈ La deficiencia de manganeso puede conducir a una disfunción mitocondrial, que puede alterar la tolerancia a la glucosa y alterar el metabolismo de los lípidos y los carbohidratos. La sobrecarga de manganeso también puede afectar la función mitocondrial normal a través del aumento del estrés oxidativo mitocondrial, la inhibición de la producción de ATP y la alteración de la permeabilidad de la membrana. El estrés oxidativo puede afectar la función de las células beta de los islotes pancreáticos, lo que contribuye a la resistencia a la insulina y, en última instancia, a la diabetes tipo 2 y la obesidad, además de contribuir al desarrollo de la aterosclerosis y la enfermedad del hígado graso no alcohólico.₈

Hierro

El hierro posee importantes características redox como el cobre y también está involucrado en las reacciones redox. El hierro es necesario para la síntesis de las proteínas transportadoras de oxígeno, la hemoglobina y la mioglobina. Hay dos formas de hierro que se encuentran en la dieta:hierro hemo y hierro no hemo. El hierro hemo proviene de fuentes animales y es altamente biodisponible, mientras que el hierro no hemo se encuentra en fuentes vegetales y tiene una biodisponibilidad muy baja. Debido a que la mayor parte del hierro del cuerpo se encuentra en los glóbulos rojos, las mujeres necesitan más hierro que los hombres debido a la pérdida regular de sangre durante el ciclo menstrual.₅ La ingesta crónica insuficiente de hierro puede provocar anemia por deficiencia de hierro y la toxicidad del hierro generalmente se produce a partir de una enfermedad hereditaria, la hemocromatosis, que provoca una sobrecarga de hierro.

Yodo

El yodo es necesario para el correcto funcionamiento de la glándula tiroides y regula la tasa metabólica basal.₅ Se absorbe rápidamente en el duodeno y circula a la glándula tiroides. Cuando la ingesta de yodo es crónicamente baja, la vía del hipotálamo-pituitaria-tiroides se activa y produce la hormona estimulante de la tiroides, lo que resulta en una hipertrofia de la glándula tiroides, lo que finalmente conduce al desarrollo de bocio.₅ La deficiencia de yodo es un problema raro en las poblaciones industrializadas donde el yodo se agrega a la sal y está presente en la leche.

Cinc

El zinc es uno de los minerales traza más abundantes en el cuerpo. Se encuentra en todos los tejidos del cuerpo y se concentra especialmente en músculos y huesos.₅ El zinc es un componente estructural de las proteínas con dedos de zinc y cataliza la actividad de varias enzimas involucradas en el plegamiento de la estructura proteica y la expresión génica.₅ El zinc también es necesario para el crecimiento y la diferenciación celular, la función del sistema inmunitario y el mantenimiento del tejido conectivo.₅ El zinc es un mineral importante para el sistema reproductivo, con un papel en la espermatogénesis y el mantenimiento del revestimiento de los órganos reproductivos.₅

Otros minerales traza

Se sabe menos sobre los minerales traza restantes, incluidos el selenio, el cromo, el cobalto y el molibdeno. El selenio se incorpora a las selenoproteínas que tienen diversas funciones, incluidas las reacciones redox, la producción de inmunoglobulinas, la salud de la tiroides y como elemento anticancerígeno en el cuerpo.₅ El cromo puede desempeñar un papel en la mejora de la tolerancia a la glucosa mediante la reducción de la resistencia a la insulina en personas que demostraron alteraciones en el metabolismo de la glucosa y los lípidos, aunque los estudios arrojaron resultados contradictorios.₉

El cobalto se encuentra principalmente en la vitamina B₁₂ (cobalamina) y es importante para los procesos bioquímicos, incluida la síntesis de ácidos nucleicos y aminoácidos y la producción de eritrocitos.₅ El cobalto puede ingresar al cuerpo a través de la dieta, la piel e incluso el sistema respiratorio.₅ Por último, el molibdeno, un oligoelemento que se encuentra en fuentes dietéticas vegetales, incluidas las legumbres, participa en reacciones como cofactor de enzimas que metabolizan sustancias químicas.₅ La deficiencia es rara, al igual que la toxicidad porque el sistema urinario excretará el exceso de molibdeno si los niveles son elevados.₅ El molibdeno también puede desempeñar un papel en la diabetes al dañar las células beta pancreáticas y posiblemente la disfunción sexual, pero los estudios en humanos son contradictorios.₅

Los minerales traza se requieren en cantidades tan pequeñas que puede ser fácil pasarlos por alto. Sin embargo, son fundamentales para la salud del cuerpo y ayudan a mantener los procesos enzimáticos y metabólicos. Consumir una dieta balanceada basada en plantas puede ayudar a asegurar una ingesta adecuada de varios minerales traza.