ARQUITECTURA DEL COLÁGENO Y VITAMINA C

Nuestro tejido conectivo necesita un "cemento celular" o sustancia base sin la cual simplemente nos desmoronamos. Como otras proteínas, el colágeno consta de cadenas polipeptídicas, cada una de las cuales contiene alrededor de mil residuos de aminoácidos, sumando unos dieciséis mil átomos. A diferencia de las proteínas de tipo enzimático, cuya secuencia primaria contiene complejas combinaciones de aminoácidos, la secuencia primaria del colágeno consta apenas dos: glicina (con “g”) e hidroxiprolina. Alternándose uno a otro, ambos aminoácidos construyen cadenas polipeptídicas, que se enroscan luego formando una hélice. Mas tarde, tres de estas hebras helicoidales se enrollan a su vez una alrededor de la otra, como una cuerda, formando la hélice tridimensional de la molécula completa. Es comprensible que, dentro de nuestras células, el proceso de biosíntesis de esta complicada estructura avance en fases sucesivas. Una de las claves terapéuticas en este caso, proviene precisamente del hecho de que el ácido ascórbico está involucrado en cada una de dichas fases. Considerando su peculiar configuración en “triple hélice”, el colágeno es una supermolécula (es decir, tiene una estructura cuaternaria[1]).

Si bien se sabe desde hace ocho décadas que la vitamina C es esencial para la fabricación de colágeno, la conexión entre las cardiopatías y el escorbuto subclínico en que pasa su vida gran parte de la población moderna no parece tan obvia. Como de inmediato veremos, nuestra especie debería ingerir a diario una cantidad de vitamina C equivalente a la que ingieren los otros primates, es decir, unos 10 a 18 gramos. La provisión continua de ascorbato a cultivos de tejido conectivo humano aumenta hasta ocho veces (800%) la síntesis de colágeno, sin aumentar por ello la tasa de síntesis de otras proteínas. De este hecho colegimos que la vitamina C debe tener un rol fundamental en su síntesis. El primer paso en la fabricación del colágeno es la creación de una estructura de tres hebras, con los aminoácidos glicina y prolina como sus componentes principales. Este todavía no es colágeno sino su precursor, el pro-colágeno.

Taller: RESTAURACIÓN VASCULAR

Fig.1 El hervor prolongado de huesos, piel, cartílago y otras partes del cuerpo de los animales hidroliza las moléculas de colágeno de esos tejidos (reaccionan con moléculas de agua) para formar compuestos más pequeños, resultando en una sustancia peculiar que llamamos gelatina. La gelatina es un alimento razonablemente bueno, pero incompleto, ya que carece de los aminoácidos esenciales fenilalanina y triptófano. La clásica base de sopa es una solución de gelatina, al igual que los platos de áspic.

Nota: Ni la imagen ni el comentario de arriba son una recomendación dietética, sino apenas una descripción. Ingerir gelatina NO tiene propiedades de regeneración vascular conocidas.

Dado que la producción de pro-colágeno por fuerza precede a la producción de colágeno mismo, la vitamina C debe tener un papel en este paso —la formación de las cadenas polipeptídicas del pro-colágeno— junto con su ya conocido rol en la transformación de pro-colágeno en colágeno. Dicha conversión consiste en la sustitución de un grupo hidroxilo (-OH) por un átomo de hidrógeno, (H+) en cada residuo de prolina a lo largo de las cadenas polipeptídicas, convirtiendo así esos residuos en hidroxi-prolina. Esta reacción de “hidroxilación” consolida estructuralmente las cadenas en la triple hélice del colágeno. A continuación, se necesita aun otra tanda de hidroxilación, esta vez de los residuos del aminoácido lisina, transformándolos en hidroxi-lisina. Este último paso resulta en la capacidad del colágeno para formar retículos (es decir, redes) que luego construirán la trama conectiva de los tejidos vivos. Se sabe que estas reacciones de hidroxilación son catalizadas por dos enzimas diferentes: prolil-4-hidroxilasa y lisil-hidroxilasa, en cuya función está involucrada también la vitamina C, ya que se consume una molécula de ácido ascórbico por cada átomo de hidrógeno (H+) reemplazado por un hidroxilo (-OH). Es de especial valor comprender que la vitamina C se consume en la creación de colágeno.

¿Cuánta vitamina C deberían consumir los humanos?

En comparación con los primates no-humanos, cuya dieta está repleta de ácido ascórbico, los habitantes de las urbes contemporáneas en la era postindustrial tomamos cantidades groseramente bajas, subóptimas, de este nutriente esencial. Esto es, alcanzamos a ingerir suficiente ácido ascórbico para no morir (DDR), pero no lo suficiente para prosperar. Considerando lo anterior, y el hecho de que la exposición a contaminantes ambientales (como el monóxido de carbono y el humo de los cigarrillos) eleva de manera dramática los requerimientos de vitamina C, nuestra dieta debería contener no menos de 80 mg por kilo de peso corporal. Esto equivaldría a tomar unos 6.000 miligramos para una persona de 70 Kg y casi 8.000 miligramos para un individuo de 95 Kg. Para algunas personas, es probable que el requerimiento sea incluso el doble de esta cantidad. Hay pues dos poderosas razones por las que, para una buena salud, necesitamos cantidades mucho mayores de vitamina C que las presentes en la dieta estándar. Primero, existe la continua necesidad del cuerpo de la síntesis de grandes cantidades de colágeno para el crecimiento y para el reemplazo del colágeno degradado por el desgaste diario. En segundo lugar, la vitamina C, en las reacciones críticas que ensamblan el colágeno en los tejidos, no opera simplemente como catalizador o acelerador enzimático, sino que se destruye en el proceso.

Fig.2 Bonobos, una de cuatro especies de monos antropomorfos, tan parecidos al Hombre que comparten más de 98% de nuestro genoma. Esta semejanza genética incluye la Anascorbemia congenita, error innato del metabolismo -universal para la especie humana- consistente en la supresión del gen GULO, responsable de la síntesis de vitamina C en todos los demás animales superiores. Los orangutanes, gorilas, bonobos y chimpancés (nuestros más cercanos ancestros vivientes) deben comer todo el día para satisfacer sus necesidades nutricionales. Si bien son omnivoros condicionales, el grueso de su dieta consta de vegetales, cuyo contenido total de vitamina C alcanza los 18.000 miligramos diarios.

Una importante referencia nutricional es el hecho de que los primates no-humanos ingieren una cantidad de vitamina C diaria equivalente a más de 60 veces (6.000%) la ingesta imprescindible para humanos: su DDR o Dosis Diaria Recomendada. Una denominación más apropiada para el concepto de DDR sería la de Cantidad Mínima Imprescindible (para no morir de una enfermedad carencial). Los gorilas, chimpancés, bonobos y orangutanes se clasifican como monos antropomorfos, tan parecidos al Hombre que comparten más de 98% de nuestro genoma. Esta semejanza genética incluye una deficiencia característica del genus Homo, la Anascorbemia congenita, error innato del metabolismo universal para la especie humana, consistente en la supresión del gen GULO. Dicho gen[2], codifica para la enzima gulonolactona oxidasa, responsable del último paso para la síntesis de vitamina C en todos los demás animales superiores. La mutación que dio origen a dicho silenciamiento parece haber ocurrido unos 70 millones de años atrás, debido a un cataclismo global, en una era geológica en la que los materiales comestibles a disposición de los homínidos eran sumamente ricos en ácido ascórbico. Los orangutanes, gorilas, bonobos y chimpancés –nuestros más cercanos ancestros vivientes- deben comer todo el día para satisfacer sus necesidades nutricionales. Si bien son omnívoros condicionales, complementando en ocasiones su alimentación con insectos (hormigas, termitas), el grueso de su dieta consta de vegetales, cuyo contenido total de vitamina C alcanza los 18.000 miligramos diarios. En cautiverio, los gorilas comen una dieta completamente vegetariana, que consiste en verduras de hoja verde como lechuga y col rizada, zanahorias, calabacín, apio y frutas, como manzanas o naranjas. Comparada con esta cantidad, la DDR (Dosis Diaria Recomendada) humana de vitamina C llega solo a la ridícula cifra de 100 miligramos.

Este no es un argumento a favor del veganismo en humanos –cuya evolución cerebral definitva requirió el acceso a altas concentraciones de grasa y proteina, como solo pueden proveer los tejidos animales- sino una llamada de atención sobre la necesidad de suplementación de este formidable nutriente. Como en todos los demas casos de nutrientes esenciales, las Cantidades Mínimas Imprescindibles nos mantienen vivos y permiten nuestra reproducción, pero no son capaces de asegurar la salud más allá de cierta y edad y condición. En el caso de la concentración plasmática de ácido ascórbico, como en todos los demás casos, normal no es sinónimo de óptimo.

Fig.3 Sitio web del catálogo OMIM: Herencia Mendeliana en el Hombre. OMIM es un compendio completo y autorizado de genes humanos y fenotipos genéticos que está disponible de forma gratuita y se actualiza a diario. Las descripciones generales de texto completo y sus referenciadas en OMIM contienen información sobre todos los trastornos “mendelianos” conocidos y más de 16.000 genes. OMIM se centra en la relación entre fenotipo y genotipo. Las entradas contienen numerosos enlaces a otros recursos genéticos.

Respecto de la Anascorbemia congénita, hasta donde sabemos, todos los miembros de la especie humana carecen de la capacidad de sintetizar ácido ascórbico porque el Hombre, a diferencia de la mayoría de los otros mamíferos, no posee la enzima L-gulonolactona oxidasa (EC 1.1.3.8). Indicado por Irving Stone (1967), el estado de hipoascorbemia proviene de un error innato del metabolismo, universal para la especie humana. Ref: The genetic disease, hypoascorbemia: a fresh approach to an ancient disease and some of its medical implications. Stone, I. Acta Genet. Med. Gemellol. 16: 52-62, 1967.

[1] Las proteínas tienen normalmente tres niveles de organización estructural: 1- la secuencia primaria de aminoácidos (como un collar de perlas), 2- las afinidades electrónicas de sus aminoácidos, y 3- la estrucutra tridimensinal resultante de dichas afinidades. Algunas proteínas -como la hemoglobina- tienen todavía un nivel más de organización o estructura cuaternaria, resultante de la combinación de varias unidades de sí misma. [2] Este error innato “público” del metabolismo de todos los humanos está catalogado en la base de datos OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man), un exhaustivo compendio de todas las patologías géneticas. Puedes revisarlo en www.omim.org

Ernesto Prieto Gratacós

Laboratorio de Ingeniería Biológica

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