Tocoferol

tocoferoles (TCP) son una clase de compuestos químicos orgánicos (más precisamente, varios fenoles metilados), muchos de los cuales tienen actividad de vitamina E. Debido a que la actividad de la vitamina se identificó por primera vez en 1936 a partir de un factor de fertilidad dietético en ratas, se le denominó tocoferol, del griego τόκος tókos 'nacimiento' y φέρειν phérein 'dar a luz o cargar', es decir 'llevar un embarazo', con la terminación -ol que significa su condición de alcohol químico.

El α-tocoferol es la fuente principal que se encuentra en los suplementos y en la dieta europea, donde las principales fuentes dietéticas son los aceites de oliva y girasol, mientras que el γ-tocoferol es la forma más común en la dieta estadounidense debido a una mayor ingesta de soja. y aceite de maíz.

Los tocotrienoles, que son compuestos relacionados, también tienen actividad de vitamina E. Todos estos diversos derivados con actividad vitamínica pueden denominarse correctamente "vitamina E". Los tocoferoles y los tocotrienoles son antioxidantes solubles en grasa, pero también parecen tener muchas otras funciones en el cuerpo.

Formularios

La vitamina E existe en ocho formas diferentes, cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles. Todos cuentan con un anillo de cromano, con un grupo hidroxilo que puede donar un átomo de hidrógeno para reducir los radicales libres y una cadena lateral hidrófoba que permite la penetración en las membranas biológicas. Tanto los tocoferoles como los tocotrienoles se presentan en las formas α (alfa), β (beta), γ (gamma) y δ (delta), determinadas por el número y la posición de los grupos metilo en el anillo de cromanol.

Formulario	Estructura
α-Tocopherol
β-Tocopherol
γ-Tocopherol
δ-Tocopherol

Los tocotrienoles tienen la misma estructura de metilo en el anillo y la misma notación de metilo de letra griega, pero se diferencian de los tocoferoles análogos por la presencia de tres dobles enlaces en la cadena lateral hidrofóbica. La insaturación de las colas les da a los tocotrienoles un solo carbono estereoisomérico (y, por lo tanto, dos posibles isómeros por fórmula estructural, uno de los cuales ocurre naturalmente), mientras que los tocoferoles tienen tres centros (y ocho posibles estereoisómeros por fórmula estructural, de nuevo, solo uno de los cuales ocurre). naturalmente).

Cada forma tiene una actividad biológica diferente. En general, los isómeros L no naturales de los tocotrienoles carecen de casi toda la actividad vitamínica, y la mitad de los 8 posibles isómeros de los tocoferoles (aquellos con quiralidad 2S en la unión de la cola del anillo) también carecen de actividad vitamínica. De los estereoisómeros que conservan la actividad, el aumento de la metilación, especialmente la metilación completa a la forma alfa, aumenta la actividad de la vitamina. En los tocoferoles, esto se debe a la preferencia de la proteína de unión al tocoferol por la forma α-tocoferol de la vitamina.

Como aditivo alimentario, el tocoferol está etiquetado con estos números E: E306 (tocoferol), E307 (α-tocoferol), E308 (γ-tocoferol) y E309 (δ-tocoferol). Todos estos están aprobados en los EE. UU., la UE y Australia y Nueva Zelanda para su uso como antioxidantes.

Α-tocoferol

El α-tocoferol es la forma de vitamina E que se absorbe y acumula preferentemente en humanos. La medición de la "vitamina E" la actividad en unidades internacionales (UI) se basó en la mejora de la fertilidad mediante la prevención de abortos espontáneos en ratas preñadas en relación con el α-tocoferol.

Aunque la forma monometilada ddd-γ-tocoferol es la forma más frecuente de vitamina E en los aceites, existe evidencia de que las ratas pueden metilar esta forma al α-tocoferol preferido, ya que varias generaciones de ratas retuvieron el α-tocoferol niveles tisulares, incluso cuando esas generaciones fueron alimentadas solo con γ-tocoferol durante toda su vida.

Hay tres estereocentros en el α-tocoferol, por lo que se trata de una molécula quiral. Los ocho estereoisómeros del α-tocoferol difieren en la disposición de los grupos alrededor de estos estereocentros. En la imagen de RRR-α-tocoferol a continuación, los tres estereocentros están en la forma R. Sin embargo, si se cambiara el medio de los tres estereocentros (de modo que el hidrógeno ahora apuntara hacia abajo y el grupo metilo apuntara hacia arriba), esta se convertiría en la estructura de RSR-α-tocoferol. Estos estereoisómeros también se pueden nombrar en una nomenclatura antigua alternativa, donde los estereocentros están en la forma d o l.

RRR Estereoisómero de α-tocoferol, los enlaces alrededor de los estereocentros se muestran como líneas desgarradas (puntando hacia abajo) o cuñas (puntando hacia arriba).

1 UI de tocoferol se define como ⅔ miligramos de RRR-α-tocoferol (anteriormente llamado d-α-tocoferol o, a veces, ddd-α-tocoferol). 1 UI también se define como 1 miligramo de una mezcla igual de los ocho estereoisómeros, que es una mezcla racémica llamada acetato de todo-rac-α-tocoferilo. Esta mezcla de estereoisómeros a menudo se denomina acetato de dl-α-tocoferilo, aunque es más preciso acetato de dl,dl,dl-α-tocoferilo). Sin embargo, 1 UI de esta mezcla racémica ahora no se considera equivalente a 1 UI de α-tocoferol natural (RRR), y el Instituto de Medicina y el USDA ahora convierten las UI de la mezcla racémica en miligramos de RRR equivalente utilizando 1 UI de mezcla racémica = 0,45 "miligramos de α-tocoferol".

Tocotrienoles

Los tocotrienoles, aunque menos conocidos, también pertenecen a la familia de las vitaminas E. Los tocotrienoles tienen cuatro 2' isómeros d (tienen un carbono estereoisomérico solo en la posición de la cola del anillo 2'). Los cuatro tocotrienoles (en orden decreciente de metilación: d-α-, d-β-, d-γ- y d-δ-tocotrienol) tienen estructuras correspondientes a los cuatro tocoferoles, excepto que tienen un enlace insaturado en cada uno de los tres. unidades de isopreno que forman la cola de hidrocarburo, mientras que los tocoferoles tienen una cola de fitilo saturada (la cola de fitilo de los tocoferoles da la posibilidad de 2 sitios estereoisoméricos más en estas moléculas que los tocotrienoles no tienen). El tocotrienol ha estado sujeto a menos estudios clínicos y ha visto menos investigación en comparación con el tocoferol. Sin embargo, existe un interés creciente en los efectos sobre la salud de estos compuestos.

Función y recomendaciones dietéticas

Las tocoferolas funcionan donando átomos H a radicales (X).

Mecanismo de acción

Los tocoferoles son eliminadores de radicales, que entregan un átomo de H para extinguir los radicales libres. A 323 kJ/mol, el enlace O-H en los tocoferoles es aproximadamente un 10 % más débil que en la mayoría de los demás fenoles. Este enlace débil permite que la vitamina done un átomo de hidrógeno al radical peroxilo y otros radicales libres, minimizando su efecto dañino. El radical tocoferilo así generado es relativamente poco reactivo, pero se convierte en tocoferol mediante una reacción redox con un donante de hidrógeno como la vitamina C. Como son liposolubles, los tocoferoles se incorporan a las membranas celulares, que quedan protegidas del daño oxidativo.

Consideraciones dietéticas

La Cantidad Diaria Recomendada (RDA) de EE. UU. para adultos es de 15 mg/día. La dosis diaria recomendada se basa en la forma de α-tocoferol porque es la forma más activa que se probó originalmente. Los suplementos de vitamina E se absorben mejor cuando se toman con las comidas. El Instituto de Medicina de EE. UU. ha establecido un nivel máximo de ingesta tolerable (UL, por sus siglas en inglés) de vitamina E de 1000 mg (1500 UI) por día. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria establece UL en 300 mg de equivalentes de α-tocoferol/día.

Equivalentes de Α-tocoferol

Para propósitos dietéticos, la actividad de vitamina E de los isómeros de vitamina E se expresa como equivalentes de α-tocoferol (a-TE). Un a-TE se define por la actividad biológica de 1 mg (natural) de d-α-tocoferol en la prueba de reabsorción-gestación. Según las listas de la FAO y otros, el β-tocoferol debe multiplicarse por 0,5, el γ-tocoferol por 0,1 y el α-tocotrienol por 0,3. La IU se convierte en aTE multiplicándola por 0,67. Estos factores no se correlacionan con la actividad antioxidante de los isómeros de la vitamina E, donde los tocotrienoles muestran una actividad incluso mucho mayor in vivo.

Deficiencia

Suplementos

Los suplementos comerciales de vitamina E se pueden clasificar en varias categorías distintas:

Usos

Efectos secundarios

La Junta de Alimentos y Nutrición de EE. UU. estableció un nivel de ingesta superior tolerable (UL) en 1000 mg (1500 UI) por día derivado de modelos animales que demostraron sangrado en dosis altas. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria revisó la misma pregunta de seguridad y estableció un UL en 300 mg/día. Un metanálisis de ensayos clínicos a largo plazo informó un aumento no significativo del 2 % en la mortalidad por todas las causas cuando el α-tocoferol era el único suplemento utilizado. Otro metanálisis informó un aumento no significativo del 1 % en la mortalidad por todas las causas cuando el α-tocoferol era el único suplemento. El análisis de subconjuntos no informó diferencias entre el α-tocoferol natural (extraído de la planta) o sintético, o si la cantidad utilizada fue menor o mayor que 400 UI/día. Hay informes de dermatitis de contacto alérgica inducida por la vitamina E por el uso de derivados de la vitamina E, como el linoleato de tocoferol y el acetato de tocoferol en productos para el cuidado de la piel. La incidencia es baja a pesar de su uso generalizado.

Síntesis

El d-α-tocoferol de origen natural se puede extraer y purificar de los aceites de semillas, o el γ-tocoferol se puede extraer, purificar y metilar para crear d-alfa-tocoferol. A diferencia del α-tocoferol extraído de las plantas, que también se denomina d-α-tocoferol, la síntesis industrial crea dl-α-tocoferol. "Se sintetiza a partir de una mezcla de tolueno y 2,3,5-trimetil-hidroquinona que reacciona con isofitol a todo-rac-α-tocoferol, utilizando hierro en presencia de gas cloruro de hidrógeno como catalizador. La mezcla de reacción obtenida se filtra y se extrae con sosa cáustica acuosa. El tolueno se elimina por evaporación y el residuo (todo rac-α-tocoferol) se purifica por destilación al vacío." La especificación para el ingrediente es >97% puro. Este dl-α-tocoferol sintético tiene aproximadamente el 50 % de la potencia del d-α-tocoferol. Los fabricantes de suplementos dietéticos y alimentos fortificados para humanos o animales domésticos convierten la forma fenólica de la vitamina en un éster utilizando ácido acético o ácido succínico porque los ésteres son químicamente más estables y permiten una vida útil más prolongada. Las formas de éster se desesterifican en el intestino y se absorben como α-tocoferol libre.

Historia

Durante los experimentos de alimentación con ratas, Herbert McLean Evans concluyó en 1922 que, además de las vitaminas B y C, existía una vitamina desconocida. Aunque todos los demás nutrientes estaban presentes, las ratas no eran fértiles. Esta condición podría cambiarse mediante alimentación adicional con germen de trigo. Pasaron varios años hasta 1936 cuando se aisló la sustancia del germen de trigo y se determinó la fórmula C₂₉H₅₀O₂. Evans también descubrió que el compuesto reaccionaba como un alcohol y concluyó que uno de los átomos de oxígeno formaba parte de un grupo OH (hidroxilo). Como se señaló en la introducción, Evans le dio su nombre a la vitamina a partir de palabras griegas que significan "dar a luz" con la adición del -ol como alcohol. La estructura se determinó poco después en 1938.