Efectos de los polifenoles inhibidores de la carbohidrasa sobre la respuesta glucémica in vivo

La organización mundial de la salud ha informado que más de 220 millones de personas padecen diabetes en todo el mundo y que para el año 2030, esta cifra se duplicará. La OMS también informa que en 2004, alrededor de 3,4 millones de personas murieron a causa de niveles elevados de azúcar en la sangre (hoja informativa de la OMS número 312, enero de 2011). Alrededor del 90% de todos los casos de diabetes se deben a la diabetes tipo II. La diabetes tipo 2 se debe en gran medida al sobrepeso y la falta de actividad física caracterizada por niveles elevados de glucosa (hiperglucemia).

En la dieta humana, la fuente de glucosa en sangre son los carbohidratos. Los carbohidratos dietéticos son importantes para mantener la homeostasis glucémica y proporcionan la mayor parte de la energía en las dietas de la mayoría de las personas. El control de la glucosa en sangre es un proceso hormonal y es muy importante para la fisiología humana. Los procesos hormonales implican la liberación de insulina de las células β de las células pancreáticas que estimulan la captación de glucosa después de una comida a otros tejidos para su utilización (glucólisis) o para ser almacenada en el hígado como glucógeno (glucogénesis). Cuando la glucosa en sangre cae por debajo de lo normal, las células α del páncreas secretan glucagón que promueve la producción de glucosa en el hígado al inducir la generación de glucosa a partir de sustratos que no son carbohidratos, como los aminoácidos y los ácidos grasos (gluconeogénesis) y la generación de glucosa a partir del glucógeno (glucogenólisis). ). Además de la insulina y el glucagón, existen hormonas intestinales que también desempeñan un papel en el control de las concentraciones de glucosa plasmática en el cuerpo. Las dos hormonas peptídicas importantes se denominan péptidos similares al glucagón-1 (GLP-1) y polipéptido inhibidor gástrico (GIP). Se dice que tienen actividad incretina (promoción de la secreción de insulina dependiente de glucosa). El GIP es secretado desde la parte superior del intestino delgado por las células K y su función principal es estimular la secreción de insulina dependiente de glucosa al actuar sobre los islotes pancreáticos. También estimula el glucagón y se dice que responde a la presencia de nutrientes (Seino et al., 2010). El GLP-1 es secretado desde el intestino delgado y el colon por las células L después de la exposición a los nutrientes ingeridos. También estimula la secreción y biosíntesis de insulina, pero inhibe el glucagón. Se dice que GLP-1 tiene otras funciones relacionadas con la salud y la enfermedad (Marathe et al., 2013).

Cuando falla el control hormonal de la homeostasis de la glucosa, se producen niveles elevados de glucosa en sangre (hiperglucemia posprandial) que pueden conducir al síndrome metabólico que incluye obesidad, intolerancia a la glucosa (IGT), hipertensión y dislipidemia. La alteración de la homeostasis de la glucosa también puede provocar otros síntomas, como inflamación y estrés oxidativo a nivel de todo el cuerpo, así como alteraciones de la funcionalidad en varios órganos, así como diabetes (Hanhineva et al). Por lo tanto, por mucho que se requieran carbohidratos en el cuerpo humano como una fuente importante de energía, demasiados en la dieta pueden tener efectos adversos para la salud, especialmente el que tiene un efecto glucémico alto.

El mecanismo propuesto adaptado de (Aston, 2006) de cómo los carbohidratos pueden afectar la salud humana es que cuando hay una presencia continua de alimentos de alto índice glucémico en la dieta, esto da lugar a un aumento de la glucosa posprandial, así como a una alta demanda de insulina para actuar sobre los altos niveles de glucosa en la sangre en la sangre. Esto es por la acción de las hormonas GIP y GLP-1 que estimulan la liberación de insulina cuando detectan la presencia de nutrientes. El aumento de glucosa posprandial y la alta demanda de insulina pueden provocar resistencia a la insulina, que es el componente principal del síndrome metabólico. La alta demanda de insulina también puede conducir a la falla de las células β, lo que también puede provocar hiperglucemia, que también es una causa de la resistencia a la insulina. La resistencia a la insulina y la hiperglucemia son factores de riesgo para el síndrome metabólico y la diabetes tipo 2.

La evidencia científica sugiere que la hiperglucemia posprandial en humanos tiene un papel importante que desempeñar en las prioridades de salud como la diabetes tipo 2 y el control de la glucosa en sangre. Se ha informado que alrededor del 90% de todos los casos de diabetes consisten en diabetes tipo 2. Además de la diabetes tipo I y tipo 2, existen otras afecciones relacionadas que incluyen la prediabetes (tolerancia alterada a la glucosa (IGT) y glucosa en ayunas alterada (IFG), así como el síndrome metabólico (obesidad, hipertensión y resistencia a la insulina). Se ha informado que la prediabetes y el síndrome metabólico aumentan el riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares y diabetes mellitus (Coutinho et al., 1999). El índice glucémico se propuso originalmente con el objetivo de controlar la diabetes. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que el GI tiene potencial en la prevención de la diabetes tipo 2, así como en el tratamiento del síndrome metabólico. Las investigaciones han demostrado que las dietas con un IG alto están asociadas con un mayor riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 (Hodge et al., 2004) y (Steven et al., 2002). Más investigaciones realizadas por (Mckeown et al., 2004) y (Scaglioni et al., 2004) han demostrado que una dieta con un IG alto está asociada con una serie de anomalías, como un aumento del síndrome metabólico y la resistencia a la insulina. De la misma manera, se dice que una dieta con IG bajo mejora la sensibilidad a la insulina, pero se necesita más investigación para respaldar esto. Algunos estudios como el de (Frost et al., 1996) han demostrado que este es el caso. Sin embargo, se observó que era difícil saber si esto se debía a una mejor sensibilidad a la insulina, a una mejor secreción de insulina oa una tasa reducida de absorción de glucosa.

Tener algo en la dieta que pueda ralentizar la digestión y la absorción de carbohidratos puede ayudar a reducir el riesgo (Barclay et al., 2008). Entre otras, dos posibles soluciones son el consumo de alimentos de bajo índice glucémico o tener ingredientes en la dieta que puedan reducir el índice glucémico de los alimentos, así como los niveles de glucosa en sangre posprandiales. La presencia en la dieta de componentes inhibidores que puedan reducir la glucosa posprandial también puede ser una solución para reducir el riesgo. Actualmente, en algunos países se utilizan fármacos como la carbosa para el tratamiento de la diabetes tipo 2, que actúan inhibiendo las enzimas digestivas de los hidratos de carbono. Sin embargo, el uso de acarbosa tiene efectos secundarios como náuseas, flatulencia y diarrea. Se ha informado que los polifenoles también tienen el potencial de inhibir el aumento de glucosa en sangre al dificultar la rápida absorción de glucosa (Hanhineva et al., Williamson, 2013).

Una revisión de (Hanhineva et al.) informó que la investigación con modelos animales, así como un número limitado de estudios en humanos, han demostrado que los polifenoles y los alimentos o bebidas ricos en polifenoles tienen el potencial de afectar las respuestas glucémicas posprandiales y la glucemia en ayunas, así como un mejora de la secreción aguda de insulina y la sensibilidad. Otros posibles mecanismos, como se informó en la revisión de (Hanhineva et al.), incluyen la estimulación de las células β pancreáticas para secretar insulina, así como la activación de los receptores de insulina, la modulación de la liberación de glucosa del hígado, así como de las vías de señalización intracelular y la expresion genica.

Una revisión reciente de (Williamson, 2013) concluyó que es muy posible que los efectos de los polifenoles en la dieta afecten el índice glucémico de los alimentos, así como las respuestas de glucosa posprandial en humanos. Los dos mecanismos destacados mediante los cuales esto se puede lograr son la inhibición de las enzimas que metabolizan el azúcar, así como de los transportadores. Esta acción potencial de los polifenoles se puede comparar con la de la acarbosa que actúa por el mismo mecanismo y la investigación en estudios de intervención crónica ha demostrado que reduce el riesgo de diabetes (Chiasson J. et al., 2002). La revisión de Williamson, 2013 también mencionó que la posibilidad de inhibir diferentes mecanismos al mismo tiempo daría los efectos más prometedores. Por lo tanto, el mayor efecto se observaría cuando se inhibiera más de una de las vías sugeridas.

Esta investigación ha utilizado la información disponible de la literatura sobre estudios in vitro realizados y obtuvimos una mezcla rica en polifenoles alimentarios (PRM) que contenía polifenoles que mostró la mayor inhibición de la digestión y absorción de carbohidratos en diferentes etapas. El alimento de desayuno rico en polifenoles que se usará como alimento de prueba comprenderá té verde y una combinación de cuatro extractos de frutas. Para la prueba, el PRM se consume junto con pan que contiene 50 g de carbohidratos disponibles y la comida de control se compone de pan, azúcares (fructosa, sacarosa y glucosa) presentes en los extractos de frutas con agua. Los constituyentes de la mezcla rica en polifenoles han sido analizados en nuestro laboratorio para determinar el contenido de polifenoles totales, los polifenoles específicos y el potencial inhibitorio para garantizar que la muestra de prueba tenga la capacidad de inhibir in vitro antes de que pueda usarse en humanos. Los resultados obtenidos son buenos y justifican su uso en el estudio en humanos.

El estudio fue aprobado por el comité ético de Ciencias Matemáticas y Físicas (MAP) de la Universidad de Leeds con el número de solicitud MEEC12-037. Un total de 16 voluntarios necesitarán completar el estudio y deben estar sanos y sus niveles de glucosa en sangre en ayunas se encuentran dentro del rango saludable de 4.3-5.9mmol/L.

Los voluntarios están programados para asistir a 4 visitas, una vez por semana durante 4 semanas. Durante cada una de las cuatro visitas, el voluntario llega en ayunas por la mañana y una enfermera capacitada toma la glucosa en sangre en ayunas. Luego se le da al voluntario una comida de prueba y se recolectan muestras de sangre a los 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 y 180 minutos después del primer bocado de la comida de prueba. En la primera y última visita se salvan con la comida de referencia que se compone de pan, agua y azúcares para compensar los que se encuentran en los extractos de frutas. En el tercer y cuarto día, consumen comidas de prueba de dosis baja o alta de té verde y extractos de frutas además de pan. Las muestras de sangre se procesan en consecuencia para obtener plasma y se almacenan a -80°C. Las muestras de plasma se analizarán para determinar las concentraciones de glucosa, insulina, glucagón, GIP y GLP-1. Los resultados se utilizarán para trazar el área bajo la curva y los resultados obtenidos después de consumir comidas de prueba se compararán con los obtenidos después de consumir comidas de control.

NOTA:

1. Solo los participantes sanos realizaron el estudio (por lo tanto, los participantes con síndrome metabólico no forman parte del estudio)
2. Solo se analizaron la glucosa y la insulina en el plasma (por lo tanto, GIP, GLP-1 y glucagón no forman parte de los puntos finales)