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Aspectos funcionales de los aminoácidos

Rutas del metabolismo de los aminoácidosBasándose en el crecimiento o en el balance de nitrógeno (síntesis neta de proteína en el cuerpo entero), los aminoácidos (AA) han sido clasificados tradicionalmente como nutricionalmente esenciales (indispensables) o no esenciales (no indispensables) para animales y humanos. Los aminoácidos nutricionalmente esenciales (EAA, por sus siglas en inglés) son aquellos cuyos esqueletos de carbono no son sintetizados por las células animales y, por tanto, deben ser proporcionados por la dieta. La esencialidad dietario de algunos AA (arginina, glicina, prolina y taurina) depende de la especie y la etapa de desarrollo. En contraste, los aminoácidos no esenciales (NEAA, por sus siglas en inglés) son aquellos que son sintetizados de novo en una manera que depende de la especie.

Se asumió tácticamente, sin mucha evidencia, que los animales o humanos podrían sintetizar cantidades suficientes de todos los NEAA y que no los requerían en las dietas para una nutrición y salud óptimas. Sin embargo, la evidencia creciente de estudios de cultivo celular y estudios en animales muestra que algunos de los aminoácidos clasificados tradicionalmente como no esenciales (glutamina, glutamato y arginina) juegan importantes papeles en múltiples rutas de señalización, regulando la expresión génica, la rotación intracelular de proteína, el metabolismo de nutrimentos y la defensa oxidativa. Trabajos adicionales han identificado también que los mamíferos jóvenes y gestantes no pueden sintetizar cantidades suficientes de todos los NEAA para apoyar al máximo la supervivencia embrionaria o fetal, el crecimiento neonatal así como la salud vascular e intestinal. Claramente, las funciones específicas de los aminoácidos en células y tejidos más allá de la síntesis de proteínas deben ser tomadas en consideración en la recomendación de los requerimientos de nutrimentos para animales y humanos. Adicionalmente, la clasificación por largo tiempo aceptada de los aminoácidos como EAA y NEAA tiene importantes limitaciones conceptuales en la nutrición de proteínas y debe ser reconsiderada.

En los últimos años se ha estado acumulando en la literatura el concepto de aminoácidos esenciales (FAA, por sus siglas en inglés), los cuales son definidos como aquellos AA que regulan rutas metabólicas clave para mejorar la salud, la supervivencia, el crecimiento, el desarrollo, la lactancia y la reproducción de los organismos. Una deficiencia de alguno de los FAA (sea EAA o NEAA) deteriora no solamente la síntesis de proteínas sino también la homeostasia de todo el cuerpo. Notablemente, suplementar un FAA específico (glutamina o arginina) a una dieta convencional que se creía tradicionalmente que proporcionaba AA adecuados, puede maximizar el potencial de crecimiento en los animales jóvenes y prevenir enfermedades (obesidad, diabetes, enterocolitis necrosante y retraso de crecimiento intrauterino) tanto en animales como en humanos.

Lo que sabemos sobre los aminoácidos

Síntesis de aminoácidos

Se ha pensado tradicionalmente que la leche proporciona cantidades adecuadas de todos los aminoácidos a los neonatos. Sin embargo, resultados de estudios recientes con cerdas lactantes indican que la leche proporciona cuando mucho el 40% de la arginina para la acreción de proteínas en lechones de 7-21 días de vida y que la deficiencia de arginina es un factor que limita su crecimiento máximo. Además de la arginina, la cantidad de prolina procedente de la leche que entra a la vena portal es inadecuada para cubrir los requerimientos de prolina para la síntesis de proteína en el lechón. Así, un lechón de 7 días de edad debe sintetizar diariamente al menos 0.68 g de arginina/Kg de peso corporal. Basándose en la tasa de degradación (0.93 g/Kg de peso corporal al día) de prolina infundida por vía intravenosa en cerdos jóvenes, la síntesis de prolina de novo debe ocurrir a una tasa de al menos 1.11 g/Kg de peso corporal al día o cuando menos el 60% de la prolina necesaria para la acreción de proteína.

Adicionalmente, basándose en el contenido de glicina y alanina en la leche de cerda, la leche cubre cuando mucho el 23% y el 66%, respectivamente, de las necesidades para la síntesis de proteína en los lechones, los cuales deben sintetizar diariamente un mínimo de 0.71 g de glicina/Kg de peso corporal y 0.18 g de alanina/Kg de peso corporal. Es interesante que aunque el aspartato más asparagina y el glutamato más glutamina representan 23% y 42%, respectivamente, de los NEAA totales en la leche de cerda, este alimento proporciona como máximo el 8% y el 9% de aspartato y glutamato para la deposición de proteína en los lechones, respectivamente.

Considerando la amplia utilización de glutamina arterial por los enterocitos y otros tipos celulares (incluyendo riñones y linfocitos), la glutamina dietaria también es substancialmente inadecuada para la síntesis de proteína en los tejidos extraintestinales de los lechones y la tasa de síntesis de novo de glutamina es posiblemente muy elevada en el lechón lactante (al menos 0.88 g/Kg de peso corporal al día). De forma similar, una dieta típica basada en maíz y soya no puede proporcionar cantidades suficientes de arginina, prolina, aspartato, glutamato, glutamina o glicina para la acreción de proteína en los lechones destetados en crecimiento.

Las rutas para la síntesis de arginina, glutamina, glutamato, prolina y alanina están bien documentadas y tienen una significancia nutricional y fisiológica importante. En contraste, se sabe muy poco sobre cómo la glicina es producida en el cuerpo. Aunque los textos establecen que la glicina es sintetizada a partir de serina, el 81% de la serina originada en la leche es utilizada para la deposición de proteína y la dieta proporciona cuando mucho 0.32 g de serina para la formación de glicina en los cerdos jóvenes. Por lo tanto, el 90% de la glicina debe ser sintetizada a partir de precursores diferentes a la serina. Actualmente, las rutas subyacentes (incluyendo sustratos y reacciones) para la síntesis de glicina son prácticamente desconocidas. Es de esperarse que estas rutas sean nutricional y fisiológicamente importantes, dado que las altas tasas de utilización de glicina apoyan la síntesis de proteína, creatina, N5 -N10 -metilenotetrahidrofolato, nucleótidos y otros productos nitrogenados. El catabolismo de EAA es necesario para la síntesis de NEAA en una manera específica a células y tejidos.

Degradación de aminoácidos

Por largo tiempo se ha creído que después de la digestión los AA absorbidos por los enterocitos entraban a la vena portal intactos. Sin embargo, este concepto ha sido desafiado recientemente por hallazgos de estudios con cerdos jóvenes, en donde tanto los EAA como los NEAA en la dieta enteral son degradados extensamente por el intestino delgado en el primer pase, con menos del 20% de los AA siendo utilizados para la síntesis de proteínas en la mucosa intestinal. Casi todo el glutamato y el aspartato, 67%-70% de la glutamina y 30%-40% de la prolina en la dieta enteral son catabolizados por el intestino delgado de lechones neonatos, destetados y gestantes. Así, solamente el 5% del glutamato y el aspartato, 30%-33% de glutamina y 60%-65% de prolina en la dieta entran a la circulación portal. En los cerdos y humanos pos-destetados, el 40% de la arginina dietaria es catabolizada por el intestino delgado en el primer pase.

Entre los AA dietarios, la tasa de degradación en el intestino delgado es mayor para glutamato, seguida por glutamina, aspartato y prolina. Debe notarse que el intestino delgado captura una gran cantidad de glutamina, pero no de glutamato o aspartato, a partir de la sangre arterial. Consecuentemente, la tasa total de utilización de glutamina por el intestino puede ser mayor que la de glutamato. Las bacterias en el lumen intestinal pueden degradar EAA y NEAA, pero la oxidación de los EAA en los enterocitos es limitada. Los productos nitrogenados de glutamato y glutamina incluyen ornitina, citrulina, arginina, prolina, aspartato y alanina. A pesar de mucho trabajo en estudiar la oxidación de glutamato en el intestino, poco se sabe sobre los efectos de la suplementación dietaria de glutamato en la integridad y función de la mucosa intestinal, particularmente bajo condiciones de estrés.

El metabolismo intestinal de AA tiene profundos impactos en la nutrición y la salud. Primero, el catabolismo de glutamina, glutamato y aspartato proporciona la mayoría del trifosfato de adenosina (ATP, por sus siglas en inglés) para mantener la integridad y función intestinales. Segundo, debido a que los elevados niveles de glutamina, glutamato y aspartato en plasma ejercen un efecto neurotóxico, su extenso catabolismo por el intestino delgado es esencial para la supervivencia de los organismos. Tercero, las transformaciones de AA en el intestino juegan un papel importante en la regulación de síntesis endógena de NEAA (citrulina, arginina, prolina y alanina) y en la modulación de la disponibilidad de AA dietarios para los tejidos extraintestinales. Así, las cantidades de la mayoría de los AA en las dietas en relación a lisina difieren marcadamente de aquellos que entran a la vena portal desde el lumen del intestino delgado o aparecen en las proteínas en plasma y el resto del cuerpo. Las discrepancias en los patrones de AA entre las dietas y las proteínas corporales son particularmente grandes para arginina, histidina, metionina, prolina, glutamina, glicina y serina. Por lo tanto, las relaciones de estos AA con lisina en las proteínas corporales son nos estimados precisos de sus requerimientos dietarios óptimos para animales o infantes en rápido crecimiento. Esta limitación conceptual también aplica a las hembras gestantes y en lactancia. El concepto clásico de ‘proteína ideal’ debe ser modificado para incluir todos los NEAA.

Papel regulador de los aminoácidos en la expresión génica y la rotación de proteína

Los efectos reguladores de ciertos AA en la expresión génica pueden ser mediados por factores de transcripción (incluyendo los factores de cremallera de leucina/región básica, factores de transcripción activadores y proteínas ligadoras de potenciador de CCAAT), secuencias reguladoras específicas (incluyendo elementos de respuesta a AA, elementos de respuesta sensibles a nutrimentos y sitios múltiples) en el promotor, y varios elementos cis distintos de los elementos de respuesta a AA o elemento s de respuesta sensibles a nutrimentos.

Dos de los AA más estudiados en relación a la regulación de la expresión génica son glutamina y arginina. Por ejemplo, la suplementación dietaria de glutamina incrementa la expresión intestinal (120&-124%) de los genes que son necesarios para el crecimiento celular y la remoción de oxidantes, mientras que reduce la expresión (34%-75%) de genes que promueven el estrés oxidativo y la activación inmune. Estos hallazgos proporcionan mecanismos moleculares para los efectos benéficos de la suplementación dietaria de glutamina para mejorar el estatus nutricio en los mamíferos jóvenes. También la suplementación dietaria de arginina reduce los niveles de mRNA de la proteína ligadora de ácido graso 1, glicogenina, proteína fosfatasa 1B, caspasas 1 y 2 y lipasa hepática, pero incrementa la expresión de PPARγ, hemo oxigenasa 3, glutatión sintetasa, factor de crecimiento tipo insulina II, receptor de esfingosina-1-fosfato, proteína quinasa activada por AMP (AMPK, por sus siglas en inglés) y proteína inducida por estrés en el tejido adiposo blanco (WAT, por sus siglas en inglés) de ratas obesas inducidas por la dieta. En el WAT de la rata adulta no existe síntesis de ácidos grasos debido a la carencia de acetil-CoA carboxilasa, pero arginina aumenta la lipolisis en este tejido. Por lo tanto, el aumento en la expresión de PPARγ no contribuye a la adipogénesis en las ratas obesas adultas. Loa análisis bioquímicos han revelado que el estrés oxidativo en el WAT de la rata adulta puede ser prevenido por la suplementación con arginina. Adicionalmente, la estimulación de los genes involucrados en la biogénesis mitocondrial por arginina proporciona otro mecanismo para el incremento en la oxidación de ácidos grasos de cadena larga y glucosa en los tejidos sensibles a la insulina.

Las modificaciones de histonas por metilación, acetilación y fosforilación, así como la metilación de DNA (ocurriendo en las posiciones 5′ de los residuos de citosina dentro de los dinucléotidos CpG a lo largo del genoma mamífero) juegan un papel importante en la regulación epigenética de la expresión génica y las funciones fisiológicas. Los AA metionina, histidina, serina y glicina son donadores importantes de grupos de 1 carbono que pueden afectar estos eventos y las funciones relacionadas, incluyendo actividades de la histona acetiltransferasa (proteína ligadora del elemento de respuesta a cAMP) e histona acetilasa, así como DNA metiltransferasas específicas. Al momento de la acetilación de histonas, el DNA es disociado de las histonas de manera que la transcripción pueda proceder. En contraste, la metilación del DNA y la desacetilación de histonas resulta en un empacado muy denso del DNA y, por lo tanto, en el silenciado de la expresión génica.

La RNA polimerasa cataliza la transcripción de un gen a mRNA. Este proceso puede ser regulado por AA a través de uno o más de los siguientes mecanismos: 1) alteración de la especificidad de RNA polimerasa por promotores; 2) enlace de represiones a secuencias no codificadoras de DNA que están cercanas o traslapadas con la región promotora; y 3) factores de transcripción (estimulación, inhibición, coactivadores y correpresores). La regulación pos-transcripcional es mediada por el taponado (cambiando el extremo 5′ del mRNA al extremo 3′, confiriendo protección al mRNA de la 5′ exonucleasa), empalme (también conocido por el anglicismo ‘splicing’, removiendo intrones y uniendo los exones) y la adición de una cola poli(A) (o poliadenilación) para conferir protección al mRNA de la 3′ exonucleasa. Las modificaciones covalentes del DNA y las histonas centrales proporcionan una base para la epigenética (alteraciones estables en la expresión génica sin cambios en la secuencia subyacente del DNA). Los cambios epigenéticos pueden permanecer a través de las divisiones celulares y, por tanto, pueden transferirse a generaciones subsecuentes. Esta noción de efectos transgeneracionales de los AA tiene importantes implicaciones para la salud humana y la producción animal.

El inicio de la traducción del mRNA es un evento clave en la regulación de la síntesis de proteínas. La diana mamífera de rapamicina (mTOR, por sus siglas en inglés), una serina/treonina proteína quinasa altamente conservada, es un regulador maestro de la traducción del mRNA. El sistema mTOR consiste del complejo mTOR 1 (mTOR, Raptor y proteína tipo subunidad β de la proteína G) y el complejo mTOR 2 (mTOR, Rictor, proteína 1 asociada a la proteína quinasa activada por mitógeno y proteína tipo subunidad β de la proteína G). El complejo mTOR 1 es sensible a la inhibición por rapamicina. Algunos aminoácidos (glutamina, arginina y leucina) estimulan la fosforilación de la proteína ribosómica S6 quinasa 1 y la proteína 1 ligadora del factor de inicio de traducción eucariótica 4E y, por lo tanto, la formación del complejo de inicio de la traducción. La activación de mTOR también resulta en la inhibición de la degradación intracelular de proteínas, posiblemente vía mecanismos que involucran autofagia y otras rutas no conocidas. El contenido inadecuado de arginina y glutamina así como otros NEAA en una dieta baja en proteína (12.7% proteína cruda) puede explicar el por qué la suplementación dietaria con deficiencia en EAA (lisina, metionina, treonina, triptófano, leucina, isoleucina y valina) no fue efectiva para restaurar la síntesis de proteína o el crecimiento de cuerpo completo en lechones destetados.

Existen sugerencia de que algunos AA pueden actuar directamente para fosforilar a mTOR o a sus proteínas diana río abajo. También existe evidencia de que ciertos AA pueden hacerlo indirectamente vía la producción de sus metabolitos o la interacción con las Rag GTPasas para unirse al Raptor. Aunque los resultados de estudios de cultivo celular llevaron a 3 modelos para explicar cómo los AA pueden regular la síntesis de proteínas en las células, la relevancia fisiológica de estos modelos todavía debe establecerse. Esto se debe a que experimentos in vitro fueron conducidos bajo condiciones de ausencia completa de AA o su presencia en una concentración particularmente alta (por ejemplo, 2 mmol/l; al menos 10 veces las concentraciones plasmáticas para la mayoría de los AA) en el medio de cultivo. No obstante, el potencial para que los FAA (sean EAA o NEAA) para estimular la síntesis de proteínas indica que estos nutrimentos juegan importantes papeles reguladores más allá de servir como bloques de construcción para proteínas.

Papel de los aminoácidos en la señalización gaseosa

Algunos AA (arginina y glutamina) modulan la señalización celular que involucra a la AMPK, la quinasa asociada a la señalización extracelular, la Jun quinasa y la proteína quinasa activada por mitógeno. La evidencia reciente muestra que NO, CO y H2S son gases de señalización fisiológicamente importantes. NO, CO y H2S son sintetizados a partir de L-arginina, L-cisteína y glicina (hemo), respectivamente. Se ha reportado que muchos AA regulan la producción de NO, CO y H2S en una manera dependiente de la célula. Por ejemplo, arginina, citrulina, glutamato, glicina, taurina y γ-aminobutirato incrementan la síntesis de NO por la NO sintetasa constitutiva en las células endoteliales o el cerebro, mientras que la ingestión baja de proteínas, glucosamina, glutamina y lisina inhiben la generación de NO tanto por la NO sintetasa constitutiva como la inducible. Adicionalmente, la alta ingesta de proteínas, arginina, glutamina, glutamato, alanina, taurina, metionina y glicina promueven la síntesis de CO por la hemo oxigenasa en las células endoteliales y en tejidos no vasculares, pero la N-acetilcisteína atenúa la formación de CO en el cerebro dañado o en las células vasculares de músculo liso. La producción de H2S es estimulada por la alta ingesta de proteínas, arginina, cisteina, metionina, glicina, S-adenosilmetionina, N-acetilglutamato y glutamato (0.1 mmol(l), pero es inhibida por aspartato y niveles elevados de glutamato (1-3 mmol/l) en varios tipos celulares. Tanto el desbalance como el antagonismo entre los AA afecta la generación de uno más de estas moléculas gaseosas y, por lo tanto, la nutrición de proteínas en los organismos.

El NO es un radical libre altamente reactivo. En contraste, CO, H2S y SO2 son agentes reductores fuertes. Estos son moléculas hidrosolubles e incoloras que fácilmente penetran en las membranas biológicas. Por lo tanto, estos gases ejercen sus efectos en las células, independientemente de los receptores en la membrana. Debido a sus propiedades químicas, los efectos de NO, CO, H2S y SO2 dependen de sus concentraciones respectivas en las células. A niveles patológicos, son extremadamente destructivas de todos los tipos celulares. A niveles fisiológicos, NO, CO y SO2 activan la guanilil ciclasa para generar cGMP, lo cual provoca una variedad de respuestas vía proteína quinasas dependientes de cGMP que incluyen la relajación de las células vasculares de tejido liso, la hemodinámica, la neurotransmisión y el metabolismo celular. Las acciones de estos gases pueden también involucrar mecanismos independientes a cGMP (inhibición de ornitina descarboxilasa, modificación de proteínas y estado redox). La evidencia emergente muestra que H2S es un regulador crucial tanto de la función neurológica como de la relajación dependiente del endotelio a través de mecanismos independientes a cGMP que involucran la estimulación de canales KATP de membrana y la señalización intracelular de cAMP. Adicionalmente, los niveles fisiológicos de NO, CO y H2S confieren efectos citoprotectores e inmunomoduladores.

Aprovechamiento de la investigación traduccional en beneficio de la salud humana y la producción animal

Los AA son precursores esenciales para la síntesis de una amplia gama de substancias nitrogenadas con enorme importancia biológica. Algunas de estas moléculas bioactivas incluyen neurotransmisores (γ-aminobutirato, dopamina y serotonina), hormonas (epinefrina, norepinefrina, triyodotironina y tiroxina), vasodilatadores, gases de señalización (NO, CO y H2S), antioxidantes (glutatión, creatina, melatonina, melanina y taurina), donadores de grupo metilo, así como reguladores clave del metabolismo, crecimiento, desarrollo, respuesta inmune y salud en general. El metabolismo de AA es alterado bajo varias condiciones fisiológicas y patológicas, derivando en cambios en la homeostasia de todo el cuerpo.

Históricamente, nuestra comprensión de la nutrición de proteínas en humanos se ha basado en buena parte en estudios animales. Las tasas de crecimiento relativo (porcentaje de cambio por día) y de la ingesta de alimento (porcentaje de peso corporal) de roedores, cerdos y aves son más altas que aquellas en humanos y primates. Debido a que la composición de AA en el cuerpo es miliar entre las especies, se espera que los requerimientos de AA intracelulares (proporciones relativas de AA) para la síntesis de proteínas no varíen substancialmente. Así, el nuevo conocimiento adquirido a partir de modelos animales tiene importantes implicaciones para la nutrición humana. Primero, como se reportó para lechones criados por cerdas, la provisión de arginina a partir de leche humana o de primate es inadecuada para la acreción óptima de proteína en los infantes alimentados al seno. Esto requiere de la síntesis endógena de arginina a partir de glutamato, glutamina y prolina en infantes. Segundo, la suplementación dietaria con arginina previene la enterocolitis necrosante (la enfermedad intestinal más común y severa) en los infantes prematuros, quienes tienen enzimas sintetizadoras de arginina subdesarrolladas e insuficiente ingesta de arginina. Similarmente, la arginina atenúa el daño intestinal en los lechones destetados temprano con atrofia intestinal de aparición natural. Tercero, una deficiencia de glutamina dietaria deteriora la señalización celular y resulta en atrofia intestinal tanto en lechones como en infantes.

Debido a las diferencias en los requerimientos absolutos de AA dietarios (expresados como g/KG de peso corporal al día), deben tomarse precauciones para extrapolar los datos animales a los humanos. No obstante, nuevos conocimientos sobre la bioquímica y fisiología de los AA han resultado de la investigación traduccional exitosa para mejorar la salud humana y la animal, así como la producción de animales. Por ejemplo, la suplementación con AA (glutamina, arginina y N-acetilcisteína) mejora la defensa oxidativa y la función inmune tanto en humanos como en animales. Los estudios en cerdos, ovejas y ratas también han demostrado que glutamina y arginina mejoran la supervivencia, crecimiento y desarrollo de embrión, feto y neonato, así como la restitución, integridad y función intestinales. Adicionalmente, arginina disminuye la obesidad, la hiperglicemia, la dislipidemia, la hipertensión, la disfunción cardiovascular y otros problemas del síndrome metabólico en humanos y animales, mientras mejora la producción de leche, la biogénesis mitocondrial, el crecimiento del tejido adiposo pardo, la sanación de heridas, la fuerza muscular y la glicólisis así como la espermatogénesis. La calidad de la carne también puede ser mejorada a través de la suplementación con arginina a los cerdos que están terminando su crecimiento antes de ser sacrificados y carneados. En adición a lo anterior, la suplementación con prolina estimula el crecimiento del intestino delgado y de todo el cuerpo en los lechones destetados.

Colectivamente, estos hallazgos no solamente aumentan en buena medida nuestro conocimiento sobre los FAA sino que también ejemplifican el poder de la investigación básica en la resolución de problemas prácticos tanto en la salud humana como en la producción animal.

Perspectivas hacia el futuro

Existe un equilibrio dinámica entre los AA libres y los AA ligados a proteínas en el cuerpo. Las concentraciones de AA individuales libres en plasma y células está en el rengo de 0.01 a 1 y 0.05 a 20 mmol/l, respectivamente, dependiendo de la especie, etapa de desarrollo y tipo celular. Debe crearse conciencia de que la significancia fisiológica y efectos funcionales de las substancias bioquímicas no son reflejados necesariamente por sus concentraciones. Por ejemplo, las concentraciones hepáticas de arginina en los mamíferos son generalmente <0.1 mmol/l, pero juegan un papel esencial en la desintoxicación de amoniaco vía el ciclo de la urea. Adicionalmente, aunque las concentraciones de triptófano son mucho más bajas que las concentraciones de valina en todos los tipos celulares, el triptófano tiene papees mucho más versátiles que la valina en el cuerpo.

Permanece el debate filosófico de si se debe o no maximizar la acreción de proteínas en humanos y si es deseable para la salud y la longevidad. Sin embargo, la deposición máxima de AA dietarios como proteínas corporales debe alcanzarse en niños que experimentan retraso en el crecimiento debido a una ingesta inadecuada de proteínas o por enfermedad. Aunque los humanos consumen alimentos y no dietas formuladas, la provisión de AA en porcentajes apropiados es crucial para la salud gastrointestinal, cardiovascular y reproductiva. Debe reconocerse que no todos los carbonos de los NEAA en el cuerpo se derivan de fuentes dietarias como piruvato, oxaloacetato y α-cetoglutarato que pueden ser sintetizados a partir de glucosa endógena. Los datos claramente indican que grandes cantidades de NEAA son formadas a partir de EAA en los cerdos en crecimiento. Esto también es cierto para glutamato, aspartato y glutamina en infantes y adultos humanos.

La clasificación tradicional de los AA como nutricionalmente esenciales o no esenciales tiene importantes limitaciones conceptuales en la nutrición de proteínas. Es desafortunado que las versiones actuales de los libros de medicina o nutriología no recomienden requerimientos dietarios de NEAA para animales o humanos. Sin embargo, la evidencia emergente muestra que los aminoácidos tradicionalmente clasificados como NEAA, particularmente glutamina y arginina, juegan importantes papeles en la regulación de la expresión génica tanto a nivel transcripcional como traduccional. Está creciendo el reconocimiento de que algunos NEAA participan en la señalización celular vía mTOR, AMPK, quinasa asociada a la señal extracelular, quinasa Jun, proteína quinasa activada por mitógeno y gases (NO, CO y H2S). La exquisita integración de estas redes reguladoras tiene profundos efectos en la proliferación, diferenciación, metabolismo, homeostasia, supervivencia y función celulares.

Entre los EAA, se ha puesto mucho énfasis en leucina (el cual activa mTOR para estimular la síntesis de proteína e inhibir la proteólisis) y triptófano (el cual modula funciones neurológicas e inmunológicas a través de múltiples metabolitos incluyendo serotonina y melatonina).

Dado que los AA dietarios son substancialmente catabolizados por el intestino delgado, las relaciones de AA en la dieta difieren marcadamente de aquellas en el músculo esquelético o en otras partes del cuerpo. Así, el concepto clásico de ‘proteína ideal’, el cual está basado solamente en relaciones de EAA en las proteínas tisulares, debe ser revisado para incluir todos los NEAA. En otras palabras, tanto los EAA como los NEAA deben ser tomados en consideración en: 1) la formulación de dietas balanceadas para maximizar el desempeño del crecimiento en animales terrestres, aéreos y acuáticos destinados a la alimentación; 2) las recomendaciones de los requerimientos de AA para los humanos, a fin de prevenir el retraso en el crecimiento y las enfermedades crónicas; y 3) la optimización de las funciones inmune y reproductiva en todas las especies.

Incuestionablemente, los avances recientes en nuestra comprensión de los FAA están expandiendo nuestro conocimiento básico sobre el metabolismo de proteínas y están transformando las prácticas de la nutriología. Los nutriólogos deben pensar de manera diferente para capitalizar el gran potencial de los FAA en la mejora tanto la salud de los humanos como la producción animal.

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