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Oligoelementos

Los oligoelementos son minerales necesarios en pequeñas cantidades (1–100 mg/día en adultos) para llevar a cabo funciones biológicas. Estos elementos actúan como cofactores de enzimas esenciales, además de ser componentes de hormonas y moléculas antioxidantes. Los oligoelementos tienen funciones esenciales en el transporte de oxígeno, el metabolismo energético y las respuestas inmunitarias. El hierro, cromo, cobre y yodo se encuentran entre estos elementos. Las deficiencias evidentes en los países ricos en recursos son raras debido a la variedad en el suministro de alimentos, la fortificación de alimentos y el uso de suplementos. Sin embargo, las deficiencias pueden desarrollarse en ciertas afecciones médicas. La toxicidad también puede ocurrir cuando hay exposición a concentraciones mayores que las requeridas fisiológicamente.

Última actualización: 28 Feb, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Definición

Los oligoelementos (también llamados elementos traza) son minerales necesarios en pequeñas cantidades (1–100 mg/día para adultos):

  • Tienen varias funciones, incluso en los sistemas enzimáticos, el metabolismo energético y el transporte de oxígeno
  • La ingesta de grandes cantidades durante un período prolongado puede producir efectos tóxicos.
  • La ingesta requerida se expresa como ingesta diaria recomendada: ingesta dietética suficiente para satisfacer los requerimientos diarios de nutrientes del 97% de las personas en un grupo de etapa de vida específico
  • Si los datos sobre ingesta diaria recomendada son limitados, ingesta adecuada se utiliza para indicar la cantidad estimada como suficiente para mantener un estado saludable.

Cromo

Descripción general

  • Símbolo: Cr
  • Múltiples estados iónicos:
    • Cromo dietético: estado trivalente
    • Cr4+: forma tóxica

Funciones

  • Potencia la insulina
  • Influye en el metabolismo de carbohidratos y lípidos

Ingesta y metabolismo

  • Ingesta diaria recomendada: 20–35 μg/día para adultos
  • Fuentes: carnes procesadas, hígado, levadura de cerveza, granos enteros, cereales, frutas, vegetales
  • Absorción: intestino delgado
  • Transporte (circulación): unido a albúmina y transferrina
  • Regulación:
    • ↑ Absorción con vitamina C así como en deficiencia de zinc y hierro
    • ↓ Absorción con antiácidos y antiinflamatorios no esteroideos (AINE)
    • Excreción: en heces

Deficiencia y toxicidad

  • La deficiencia de cromo generalmente se observa en:
    • Afecciones caracterizadas por aumento del catabolismo y demandas metabólicas (enfermedad crítica)
    • Desnutrición
    • Síndrome del intestino corto
    • Nutrición parenteral total crónica (especialmente en pacientes con diabetes y mayores requerimientos de insulina)
  • Exceso:
    • El cromo dietético tiene poca biodisponibilidad oral (por lo que generalmente no es tóxico).
    • Toxicidad del cromo hexavalente (Cr (VI)) (transportado por el aire): ↑ riesgo de cáncer de pulmón en trabajadores del acero inoxidable
    • Pentavalente o Cr (V) y Cr (VI) (por inhalación): cáncer broncogénico, úlceras cutáneas, dermatitis

Cobre

Descripción general

  • Símbolo: Cu
  • Altas concentraciones en hígado, cerebro, hueso
  • En la respuesta de fase aguda, los niveles plasmáticos aumentan.
  • Enfermedades hereditarias asociadas a errores congénitos del metabolismo del cobre:
    • Enfermedad de Wilson: trastorno autosómico recesivo caracterizado por características de toxicidad por cobre
    • Enfermedad de Menkes: trastorno genético ligado al cromosoma X caracterizado por una proteína de transporte defectuosa que media en la absorción de cobre del intestino, lo que conduce a una deficiencia de cobre

Funciones

  • Involucrado en reacciones de oxidación–reducción
  • Componente integral de enzimas importantes:
    • Ceruloplasmina (transportador de cobre y ferroxidasa)
    • Citocromo c oxidasa (transporte de electrones)
    • Superóxido dismutasa de zinc–cobre (defensa antioxidante)
    • Dopamina monooxigenasa (síntesis de neurotransmisores)
    • Lisil oxidasa (entrecruzamiento de colágeno, formación de hueso)
    • Dopamina β-hidrolasa (pigmentación de la piel)
    • Tirosinasa (producción de melanina)

Ingesta y metabolismo

  • Ingesta diaria recomendada:
    • Niños: 340 µg diarios
    • Adultos: 900 µg diarios
  • Fuentes:
    • Mayor contenido en hígado
    • Productos vegetales: vegetales, granos y legumbres (semillas de leguminosas como frijoles, guisantes y lentejas)
    • Carne, pescado y aves
  • Absorción: estómago e intestino delgado
  • El cobre es absorbido por el hígado y se incorpora a la ceruloplasmina.
  • La ceruloplasmina transporta cobre desde el hígado a los tejidos periféricos.
  • Regulación:
    • Excreción a través de secreciones gastrointestinales y bilis (50% cada una)
    • La homeostasis del cobre se mantiene a través del proceso de excreción, especialmente a través del tracto gastrointestinal (previniendo la deficiencia y la toxicidad).

Deficiencia y toxicidad

  • Deficiencia adquirida:
    • Observada en:
      • Cirugía gastrointestinal malabsortiva (e.g., bypass gástrico), que se manifiesta con mielopatía o síntomas neurológicos similares a los de la deficiencia de vitamina B12
      • Nutrición parenteral prolongada (especialmente en recién nacidos prematuros)
      • Diarrea crónica (como en la enfermedad celíaca)
      • Diálisis
      • Ingesta excesiva de zinc
      • Iatrogénico (tratamiento de la enfermedad de Wilson con quelación y zinc → ↓ nivel de cobre)
      • Enfermedad de Menkes
    • Manifestaciones:
      • Despigmentación
      • Debilidad muscular
      • Anomalías neurológicas
      • Hepatoesplenomegalia
  • Exceso:
    • Observado en:
      • Ingestión accidental
      • Intento de suicidio
      • Contaminación de fuentes de agua
      • Cremas tópicas con sales de cobre
      • Enfermedad de Wilson
    • Manifestaciones:
    • Síntomas gastrointestinales
    • Cirrosis hepática
    • Insuficiencia renal y cardíaca

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Fluoruro

Descripción general

  • Fluoruro (F–): anión monovalente derivado del flúor
  • Común en la corteza terrestre como fluoruro de calcio

Funciones

Proporciona beneficios (pero no necesarios):

  • Junto con el calcio, estimula la actividad osteoblástica (aunque no se aprecia reducción de fracturas)
  • Se utiliza en la prevención de la caries dental

Ingesta y metabolismo

  • Sin cantidad diaria recomendada debido a datos limitados, pero la ingesta adecuada se define como:
    • Mujeres adultas: 3 mg diarios
    • Hombres adultos: 4 mg al día
  • Fuente: se encuentra en el té, mariscos que contienen huesos o conchas comestibles (e.g., sardinas enlatadas) y pasta de dientes con flúor
  • Absorción: estómago e intestino delgado
    • Alrededor del 30% absorbido en tejidos calcificados
    • La mayor parte del fluoruro se encuentra en los huesos y los dientes.
  • Excreción: en la orina

Deficiencia y toxicidad

  • Los bajos niveles de flúor en el agua potable provocan caries dental.
  • Exceso:
    • Los niveles altos causan fluorosis dental y manchas en el esmalte dental.
    • En entornos de exposición a vapores de freón o derrames de ácido fluorhídrico, la toxicidad puede seguir a la inhalación o absorción cutánea.
    • Se observan síntomas gastrointestinales (náuseas, vómitos, diarrea), pero en casos graves se produce insuficiencia renal y cardíaca.

Yodo

Descripción general

  • Símbolo: I
  • Componente esencial de las hormonas tiroideas triyodotironina (T3) y tiroxina (T4)
  • La deficiencia sigue siendo un problema de salud pública en los países de recursos limitados.

Funciones

Las acciones fisiológicas de las hormonas tiroideas implican:

  • Crecimiento y desarrollo
  • Control de los procesos metabólicos en el cuerpo
  • Producción de energía
  • Lipólisis
  • Regulación de la gluconeogénesis y la glucólisis

Ingesta y metabolismo

  • Cantidad diaria recomendada:
    • Niños de 1–8 años: 90 µg al día
    • Niños de 9–13 años: 120 µg al día
    • Adolescentes y adultos: 150 µg diarios
    • Embarazo: 220 µg diarios
    • Lactancia: 290 µg diarios
  • Fuentes:
    • Mariscos
    • Alimentos cultivados en suelos ricos en yodo
    • Sal yodada
    • Pan y productos lácteos
  • Absorción: intestino delgado proximal
    • Entra en circulación y se almacena en la tiroides
    • La T3 y la T4 son secretadas por la tiroides.
  • Excreción:
    • En la orina
    • Las pérdidas gastrointestinales se reabsorben.

Deficiencia y toxicidad

  • Deficiencia de yodo:
    • Por ingesta inadecuada
    • Efectos:
      • Bocio
      • Hipotiroidismo
      • Mayor riesgo de aborto espontáneo, parto prematuro, anomalías fetales congénitas
      • Alta incidencia de muerte neonatal
  • Exceso:
    • A partir de suplementos dietéticos, medicamentos recetados, agentes de contraste radiográfico
    • Efectos:
      • Aumento abrupto de yodo en bocio endémico o deficiencia de yodo → hipertiroidismo
      • La administración de yodo en la tiroiditis de Hashimoto → puede inducir hipotiroidismo

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Hierro

Descripción general

  • Símbolo: Fe
  • Oligoelemento esencial más abundante en el cuerpo humano
  • Formas de hierro (contenido total de hierro en el cuerpo de 3–4 g en los hombres):
    • 75% en hemoproteínas:
      • En forma de hemoglobina (para el transporte de oxígeno)
      • Mioglobina (para el almacenamiento de oxígeno en los tejidos)
      • Citocromo c (transporte de electrones)
      • Citocromo P450
      • Peroxidasas
    • 20%–30% en forma almacenada:
      • Ferritina (principal proteína de almacenamiento de hierro intracelular)
      • Hemosiderina (producto de degradación de ferritina)

Funciones

  • Transporte de oxígeno
  • Componente esencial de una serie de enzimas necesarias en:
    • Síntesis de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN)
    • Síntesis de colágeno
    • Síntesis de anticuerpos
  • Metaloenzimas (necesarias en la síntesis de tirosina, dopamina, serotonina y noradrenalina)
  • Otro(s) efecto(s) biológico(s): capaz de alternar entre formas ferrosas (Fe2+) y férricas (Fe3+), catalizando reacciones que producen especies reactivas de oxígeno, causando daño oxidativo

Ingesta y metabolismo

  • Cantidad diaria recomendada:
    • Mujeres en edad fértil: 18 mg/día (por pérdidas en la menstruación)
    • Embarazo: 27 mg/día
    • Hombres adultos: 8 mg/día
  • Fuentes:
    • Hierro hemo: carne, aves, pescado
    • Hierro no hemo: vegetales, frutas, productos alimenticios fortificados
  • Absorción:
    • En el intestino delgado
    • ↑ Por la vitamina C
    • ↓ Por calcio, ácido fítico, tanatos
  • Transportado en la sangre unido a la transferrina, luego absorbido en la médula ósea
  • Pérdidas: por piel descamada, hemorragia
  • Regulación:
    • Ciertas afecciones requieren una disminución o aumento en la absorción de hierro.
    • Hepcidina: péptido derivado del hígado que regula la concentración de hierro en plasma
      • ↑ Hierro: ↑ hepcidina para reducir la absorción de hierro
      • ↑ Inflamación: ↑ hepcidina para limitar la disponibilidad de hierro para los microorganismos
      • ↑ Eritropoyetina: ↓ hepcidina para aumentar el hierro para la hematopoyesis

Deficiencia y toxicidad

  • Deficiencia:
    • Visto como anemia hipocrómica microcítica:
      • Pérdida de sangre
      • ↓ Ingesta o incapacidad para satisfacer la demanda (como en el embarazo y la lactancia)
    • Las manifestaciones incluyen palidez, fatiga y dificultad para respirar.
  • Exceso: observado en hemocromatosis, envenenamiento por hierro

Selenio

Descripción general

  • Símbolo: Se
  • Descubierto durante experimentos en ratas: se demostró que el selenio protege a las ratas contra la necrosis hepática dietética.

Funciones

  • Parte del sitio activo de la glutatión peroxidasa, una enzima antioxidante
  • Regula la función inmunológica, tiroidea y reproductiva

Ingesta y metabolismo

  • Cantidad diaria recomendada:
    • Niños: 20 μg/día
    • Adultos: 55 μg/día
  • Fuentes: mariscos, riñón e hígado, y granos
  • Absorción: intestino delgado (vía de absorción de la metionina)
  • Ejerce efectos a través de 2 formas:
    • Seleniometionina: reserva almacenada
    • Selenocisteína: forma activa de selenio que se encuentra en las proteínas
  • Excreción: en la orina

Deficiencia y toxicidad

  • Deficiencia:
    • Observada en:
      • Envejecimiento
      • Tabaquismo
      • Consumo reducido (visto en áreas endémicas)
      • Nutrición parenteral total (no suplementada con selenio)
    • Efectos:
      • Miocardiopatía (enfermedad de Keshan en China, por dietas bajas en selenio)
      • Disfunción del músculo esquelético
      • La tiroiditis puede aumentar con la deficiencia de selenio
      • Deterioro de la inmunidad innata y adaptativa
  • Exceso:
    • Observado en aumento de la suplementación
    • Efectos:
      • Gastrointestinales: náuseas, vómitos, diarrea
      • Neurológicos: estado mental alterado, pérdida visual, neuropatía periférica
      • Dermatológicos: pérdida de cabello, cambios en las uñas

Zinc

Descripción general

  • Símbolo: Zn
  • Elemento esencial relacionado con una deficiencia común a nivel mundial
  • En países con recursos limitados, la suplementación ayuda a reducir las infecciones graves y mejora la inmunidad.

Funciones

  • Importante en la respuesta inmune
  • La deficiencia conduce al deterioro fagocítico y a la disminución de la producción de interleucina 2 (IL-2) e inmunoglobulina.
  • Estabilizador de la estructura molecular de constituyentes y membranas celulares
  • Participa en la actividad metabólica de carbohidratos, proteínas y lípidos
  • Desempeña un papel importante en el crecimiento (proliferación celular, diferenciación y actividad metabólica)
  • Participa en la reparación y curación de heridas

Ingesta y metabolismo

  • Cantidad diaria recomendada varía según la edad y el sexo:
    • Niños: 3 mg diarios
    • Mujeres adultas: 8 mg diarios (mayor en embarazo y lactancia)
    • Hombres adultos: 11 mg al día
  • Fuente:
    • Mariscos (especialmente ostras), carne de res y otras carnes rojas
    • Frutos secos, granos enteros, legumbres
  • Absorción: principalmente yeyuno y duodeno
    • El zinc se libera y forma complejos con aminoácidos, fosfatos e histidinas.
    • Estos complejos se absorben a través de los intestinos → circulación portal → hígado
  • Regulación:
    • La metalotioneína (en el enterocito) regula la absorción mediante la unión de metales pesados (tiene más afinidad por el cobre) para reducir el daño oxidativo.
    • Excreción: principalmente a través del tracto gastrointestinal (10% en la orina)

Deficiencia y toxicidad

  • Deficiencia
    • Observada en:
      • Insuficiencia pancreática exocrina
      • Ingesta reducida
      • Síndromes de malabsorción
      • Cirugías de bypass gástrico
      • Cirrosis alcohólica
      • Nutrición parenteral total
      • Acrodermatitis enteropática: enfermedad autosómica recesiva con alteración de la absorción de zinc
    • Manifestaciones:
      • Retraso del crecimiento
      • Deterioro sexual (retraso en la maduración, impotencia, hipogonadismo, oligospermia)
      • Disfunción inmune
      • Deterioro de la cicatrización de heridas
      • Lesiones cutáneas (e.g., úlceras por decúbito, lesiones vesiculoampollosas y pustulosas)
      • Cambios en el cabello (e.g., pérdida de cabello)
  • Exceso:
    • Puede ocurrir con alimentos o bebidas contaminadas
    • Se manifiesta con dolor abdominal, diarrea, náuseas y vómitos

Otros Oligoelementos

  • Molibdeno:
    • Deficiencia: anomalías neurológicas
    • Toxicidad: anomalías fetales y reproductivas
  • Manganeso:
    • Deficiencia:
      • Deterioro del crecimiento y del desarrollo esquelético
      • Anomalías reproductivas
      • Disfunción en el metabolismo de lípidos y carbohidratos
      • Erupción en la parte superior del cuerpo
    • Toxicidad:
      • Neurotoxicidad
      • Síntomas parecidos a los de Parkinson
      • Psicosis
      • Neumoconiosis
  • Boro:
    • Deficiencia: poco clara, ya que la función biológica no está determinada
    • Toxicidad: síntomas gastrointestinales, defectos del desarrollo, esterilidad masculina, atrofia testicular

Relevancia Clínica

  • Anemia por deficiencia de hierro: tipo de anemia más común a nivel mundial. La anemia por deficiencia de hierro se debe a una disminución del suministro, una mayor pérdida o una mayor demanda de hierro. Los eritrocitos son microcíticos e hipocrómicos. La cinética del hierro es fundamental para el diagnóstico. La clave del tratamiento es la corrección de la causa de la deficiencia de hierro y la suplementación con hierro.
  • Enfermedad de Wilson (degeneración hepatolenticular): trastorno autosómico recesivo asociado a mutaciones en el gen ATP7B, que regula el transporte de cobre. Esta mutación hace que el cobre se acumule en el hígado, cerebro, córnea y otros órganos. Los pacientes a menudo se presentan con síntomas hepáticos, neurológicos (a menudo parecidos al parkinsonismo) y psiquiátricos. El diagnóstico se establece mediante la detección de depósitos corneales de cobre (anillos de Kayser-Fleischer), ceruloplasmina plasmática baja y/o niveles elevados de cobre en la orina.
  • Enfermedad de Menkes: deficiencia hereditaria de cobre ligada al cromosoma X. La enfermedad de Menkes es causada por una mutación de la proteína transportadora que media la captación de cobre del intestino, codificada por el gen ATP7A. Las mutaciones inactivadoras en este gen dan como resultado una deficiencia grave de cobre con deterioro neurológico progresivo y muerte durante la primera infancia. El gen ATP7A está estrechamente relacionado con el gen responsable de la sobrecarga de cobre en la enfermedad de Wilson.
  • Hipotiroidismo: afección caracterizada por la deficiencia de hormonas tiroideas. La deficiencia de yodo y la tiroiditis de Hashimoto son las 2 etiologías principales. Las características clínicas reflejan los efectos de la función orgánica más lenta/tasa metabólica disminuida. Las pruebas de laboratorio muestran niveles elevados de hormona estimulante de la tiroides (TSH, por sus siglas en inglés) y T4 libre baja. El tratamiento es con levotiroxina.
  • Hipertiroidismo: afección causada por la sobreproducción y liberación sostenida de las hormonas tiroideas T3 y T4. La enfermedad de Graves es la causa más común de hipertiroidismo. Las manifestaciones se deben principalmente al aumento de la tasa metabólica y la hiperactividad del sistema nervioso simpático. Las pruebas de laboratorio muestran TSH baja y T4 libre elevada. El tratamiento depende de la afección subyacente.

Referencias

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  4. Mehri, A. (2020). Trace elements in human nutrition (II)—an update. Int J Prev Med 11:2.
  5. Pazirandeh, S., Burns, D. (2021). Overview of dietary trace elements. UpToDate. Retrieved June 30, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/overview-of-dietary-trace-elements
  6. Steinmaus, C. (2013). Water pollution. LaDou J, & Harrison R.J.(Eds.),  CURRENT Diagnosis & Treatment: Occupational & Environmental Medicine, 5e. McGraw Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=1186&sectionid=66486752
  7. Suter P.M., Russell R.M. (2018). Vitamin and trace mineral deficiency and excess. Chapter 326 of Jameson, J., Fauci A.S., Kasper D.L., Hauser S.L., Longo D.L., Loscalzo J. (Eds.),  Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20th ed. McGraw Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2129&sectionid=192283003

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