Efecto de una Bebida Polifenólica en Voluntarios Sanos (PB)

El mayor consumo de alimentos ricos en carbohidratos, procesados ​​y sin fibra aumenta el riesgo de obesidad y consecuentemente el desarrollo de Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2); por ello, uno de los enfoques en la prevención y tratamiento de estas enfermedades se ha centrado en el manejo y reducción de la tasa de absorción y metabolismo de los carbohidratos. La DM2 es el resultado de la resistencia crónica a la insulina y la pérdida de masa y función de las células ß pancreáticas, que pueden ser causadas por glucotoxicidad y lipotoxicidad que conducen a la apoptosis y disfunción de estas células; la búsqueda de terapias alternativas ha centrado la investigación en compuestos secundarios del metabolismo de las plantas, en particular los polifenoles (flavonoides), que han mostrado efectos positivos en la reducción de la glucemia posprandial (2). Los polifenoles, definidos como metabolitos secundarios producidos por las plantas, se pueden encontrar en flores, vegetales y frutas; se generan como mecanismo de defensa contra el estrés, el frío y la radiación ultravioleta, entre otros factores. Los polifenoles se clasifican en dos grandes grupos: 1) flavonoides y 2) no flavonoides. Un anillo aromático con un grupo hidroxilo caracteriza la estructura de los polifenoles.

El consumo de polifenoles en todo el mundo es muy variable; se ha informado que en Francia, el consumo promedio está entre 283 y 1000 mg/día; en España, entre 500 y 1000 mg/día; en Italia está cerca de los 700 mg/día, y en Corea del Sur una media de 320 mg/día, entre otros. La variedad de patrones dietéticos en todo el mundo dependerá de la cantidad total de polifenoles consumidos diariamente. El consumo de antocianinas se ha asociado con la prevención y el control de la DM2 al proteger contra la oxidación de las células beta pancreáticas, disminuir las enzimas de digestión de carbohidratos e inhibir los productos de glicación avanzada. A lo largo del tiempo, los polifenoles han sido investigados en varios modelos experimentales y ensayos clínicos, contribuyendo al conocimiento de su aplicación como potenciales agentes preventivos y en el tratamiento de enfermedades crónicas no transmisibles.

Uno de los compuestos esenciales en esta evidencia es el ácido gálico; este polifenol se encuentra en vegetales, frutas, té y vino tinto; se han reportado importantes actividades biológicas en modelos murinos en enfermedades metabólicas como la DM2, además de la regulación del receptor de proliferación de peroxisomas (PPAR) en hígado, músculo y tejido adiposo; repercutiendo en la reducción de la glucosa sérica. Además, los estudios in vitro han documentado una actividad inhibitoria crucial de las enzimas glucógeno fosforilasa, que participa en la regulación del metabolismo del glucógeno; una estrategia que podría ser utilizada como agente antihiperglucemiante, y otro método podría enfocarse en la reducción de la enzima alfa-glucosidasa, la cual participa reduciendo la absorción de carbohidratos a nivel intestinal.

El estudio de otro flavonoide presente en tomates, tubérculos, naranjas, manzanas, té verde y negro, patatas y en plantas como Vachellia farnesiana ha sido la quercetina; este componente se absorbe principalmente en el intestino con baja intensidad en la vena porta. En sujetos con DM2, este compuesto mostró una disminución de los picos séricos de glucosa tras la administración de una dosis única de 200 mg de quercetina, fenómeno que se prolongó durante las tres horas de seguimiento de la concentración de glucosa respecto al grupo placebo. Un metanálisis informó que la administración oral de quercetina >500 mg/día durante ocho semanas disminuyó la concentración de glucosa plasmática en ayunas en pacientes con síndrome metabólico. En otro ensayo, se administró quercetina durante ocho semanas a 250 mg/día en pacientes con DM2, disminuyendo significativamente los niveles de LDL y aumentando la capacidad antioxidante total. Sin embargo, no mostró cambios en la glucosa plasmática en comparación con un grupo de placebo, lo que sugiere que la dosis fue insuficiente. Otros compuestos identificados con efectos antihiperglucémicos son los ácidos cafeico, gálico, ferúlico y vanílico, las flavonas (rutina) y las flavanonas (naringenina).

La captación de glucosa en los tejidos periféricos puede verse afectada por la presencia de compuestos polifenólicos a través de diferentes efectos como: 1) inhibición de las enzimas digestivas monoglicéridas (alfa-amilasa y alfa-glucosidasa), estas enzimas digestivas disminuirán la captación de glucosa y 2) reducción de la glucosa captación a través de la inhibición de los transportadores de glucosa dependientes de sodio 1 (SGLT1) y 2 (SGLT2) ubicados en los túbulos proximales del riñón, 3) además de la estimulación de la secreción de insulina y protección de las células beta-pancreáticas 4) y finalmente a través de la inhibición de transportadores SGLT2 ubicados no solo en los túbulos renales; sino también en otros tejidos.

Evaluar la seguridad del consumo de polifenoles es fundamental, por lo que se consideran los hallazgos o antecedentes disponibles tanto in vitro como in vivo. Los polifenoles tienen diferentes funciones fisiológicas; es necesario evaluar la seguridad de la administración; la evidencia de toxicidad aguda y toxicidad clínica se presenta considerando pruebas bioquímicas tales como pruebas de función hepática y función renal. Algunos suplementos para bajar de peso administrados como extractos de plantas se han relacionado con lesiones hepáticas agudas. Su principal componente es el ácido hidroxicítrico; algunos casos reportan elevación de transaminasas y bilirrubina total.

Los resultados que se han generado en estudios preclínicos por parte del equipo de investigación del INCMNSZ facilitaron el cálculo para determinar una dosis inicial a evaluar en la siguiente fase clínica en humanos; es necesario realizar el análisis transferido de ratón a humano calculado por la fórmula de "dosis transferida basada en el área de superficie corporal (BSA)", considerando tanto el peso como la altura de un individuo promedio con 60 kg de peso. Se calculó una dosis inicial de 1,2 mg/kg de extracto de VF para la prueba; Reagan-Shaw y colaboradores describieron extensamente la metodología de cálculo. Sin embargo, la dosis promedio estimada debe ajustarse utilizando los valores individuales de peso y altura de cada participante para determinar el área de superficie del cuerpo de BSA.

Este estudio clínico de fase I se basa en las pruebas preclínicas realizadas por el equipo del INCMNSZ para determinar los niveles sin efectos adversos observados (NOAEL), donde la dosis se transfirió de ratón a humano; se basó en las recomendaciones de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA) en 2005, donde se utilizan las ecuaciones de conversión ratón-humano; también se recomienda utilizar el valor de la superficie corporal para calcular la dosis equivalente humana (HED, Human Equivalent Dose) propuesta por Nair y Jacob en 2016. En este sentido, como parte de la investigación de desarrollo de alternativas dietéticas para mitigar las alteraciones metabólicas de la obesidad de los frutos de FV en ratones macho C57BL6, hemos establecido que se puede traspasar una dosis de 10 mg/kg de peso de ratón, para estudios preclínicos , como esta propuesta.

El mantenimiento de la homeostasis de la glucosa es de la mayor importancia fisiológica y se rige por un estricto control hormonal. El mal funcionamiento de estas hormonas puede desencadenar diferentes alteraciones, como trastornos de la homeostasis energética que incluyen obesidad, hiperglucemia e intolerancia a la glucosa que desencadenan enfermedades como la DM2. La influencia de los polifenoles en la biodisponibilidad de los macronutrientes juega un papel importante. Se ha reportado que pueden formar complejos con polisacáridos afectando la respuesta insulinémica y glucémica y aumentando la excreción de nitrógeno y grasas en la materia fecal; también pueden suprimir la liberación de glucosa del hígado y mejorar la captación de glucosa en los tejidos periféricos. Los flavonoides presentes en vegetales o plantas se encuentran en forma de glucósidos. Estos glucósidos son hidrolizados por una enzima del grupo de las ß-glucosidasas (lactasa florizina hidrolasa) situada en el borde en cepillo del intestino delgado, quedando libre el glucósido flavonoide; estos pueden atravesar posteriormente la membrana celular por difusión pasiva o pueden ser absorbidos intactos a través de los transportadores de glucosa dependientes de sodio SGLT1. El metabolismo de los polifenoles comienza en la luz intestinal; son desconjugados por la lactasa floridzina hidrolasa, luego el flavonoide es conjugado por las uridina difosfato glucuronil transferasas, y los conjugados son exportados nuevamente a la luz o la sangre por varios transportadores. Además, los metabolitos pueden transportarse a los hepatocitos a través de varios transportadores de captación y luego regresar al sistema circulatorio. Alternativamente, pueden desconjugarse intracelularmente mediante enzimas como la β-glucuronidasa y excretarse por vía renal. Esto implica la captación de los transportadores en las células tubulares proximales y la excreción en la orina. Aún así, estas transformaciones dependen de las condiciones de cada individuo; algunos aumentan en los procesos inflamatorios. Es fundamental mencionar que si bien los estudios preclínicos de FV no muestran efectos adversos, es fundamental evaluar su seguridad en ensayos clínicos para su posterior aplicación clínica. La mayoría de los estudios clínicos comienzan sin explorar los posibles efectos tóxicos del consumo de polifenoles. Se ha demostrado que los compuestos de epigalocatequina tienen una acción prooxidante potencial que puede tener implicaciones sobre la toxicidad y sugiere que se deben realizar más investigaciones sobre la toxicidad hepática y renal. Hay varios informes de casos recientes de hepatotoxicidad relacionados con el consumo de altas dosis de suplementos dietéticos a base de té. En casi todos los casos (ocho de nueve), los pacientes tenían niveles séricos elevados de alanina aminotransferasa y bilirrubina. En dos de los nueve puntos se observó inflamación periportal y portal. Todos los casos se resolvieron tras el cese de la suplementación. Se ha propuesto que la toxicidad hepática y renal está asociada con la biodisponibilidad del compuesto. Estudios recientes en humanos han demostrado que el ayuno aumenta la biodisponibilidad de algunos polifenoles, como la epigalocatequina. Aunque no hay informes de toxicidad en voluntarios en estudios de intervención, se requiere un control cuidadoso de la función hepática y renal hasta que se establezca el riesgo de eventos tóxicos asociados con las catequinas del té en humanos.

Vachellia farnesiana (VF) es un arbusto de la familia Fabaceae; se distribuye en regiones áridas, semiáridas y tropicales de México y el mundo; su máxima reproducción es en la temporada de invierno. Sus frutos son adhesivos y extraños, y sus aceites esenciales se utilizan como colorantes. Entre los usos más destacados se encuentran el recurso forrajero y el efecto medicinal antiinflamatorio, de inhibición con un extracto etanólico de Vibrio cholera, y antiulceroso, entre otros efectos. Además, sus frutos se han utilizado como estrategias de alimentación no convencionales para caprinos al transferir compuestos fenólicos con actividad antioxidante para mejorar la calidad de los productos animales (leche y queso). En 2020, la suplementación en un modelo murino indujo obesidad, donde la incorporación de leche de cabra evidenció un aumento en el gasto energético y volumen de oxígeno modificando la composición corporal del ratón, en comparación con una dieta rica en grasas, demostró una biotransferencia de compuestos bioactivos de VF presentes en la leche al modelo de ratón. Previamente, este grupo de investigación había evaluado el poder antioxidante y antiinflamatorio de varios extractos polifenólicos de este recurso vegetal. Adicionalmente, se han descrito varios compuestos fenólicos presentes en hojas, tallos, corteza, flores, raíces y frutos de VF, tales como ácido gálico, quercetina, galato de metilo, miricetina, naringenina, ácido ferúlico, kaempferol, entre otros.

Entre los polifenoles únicos en las frutas VF se encuentran el ácido gálico, la quercetina y la epicatequina. Estudios previos han descrito el efecto de estos compuestos en la inhibición de la actividad enzimática, lo que podría utilizarse como una alternativa para controlar los niveles de glucosa en sangre posprandiales y así reducir el riesgo y la incidencia de DM2. En 1989 Wadood y colaboradores probaron el efecto de la suplementación con polvo de semillas de Acacia utilizando un modelo animal (conejos), demostrando que una dosis de 2,3 y 4 g/kg reducía significativamente los niveles de glucosa en sangre; en este ensayo, se utilizó como control positivo un estimulante de la secreción de insulina por parte de las células beta del páncreas (sulfonilurea).

Ogawa y colaboradores habían realizado recientemente ensayos clínicos, reportando en diferentes informes científicos, donde el efecto del consumo de un extracto polifenólico de A. meani durante un periodo inicial de 4 a 8 semanas de administración; y posteriormente en un ensayo posterior para extender el tiempo de administración hasta 12 semanas; reportando una respuesta esencial sobre la glucemia en pacientes con intolerancia a la glucosa, mejorando la curva de glucosa oral en 90 y 120 minutos, siendo mucho más relevantes los resultados cuando se amplió el periodo de consumo del extracto hasta 12 semanas; donde los niveles de glucosa en ayunas disminuyeron, respecto al grupo control, siendo este efecto significativo con la reducción de las historias de hemoglobina glicosilada; sin la presencia de ningún efecto adverso. Es fundamental señalar que el primer ensayo (con 4 a 8 semanas de intervención) utilizó una concentración de 250 mg de extracto polifenólico por cápsula y administró cuatro cápsulas/día/persona (1.000 mg/d). Para la segunda intervención, el juicio (12 semanas); siendo la concentración de polifenoles por cápsula muy similar a la prueba anterior (245 mg/cápsula), pero en esta ocasión se administraron seis cápsulas (1470 mg/d) por día a cada participante.

Preguntas de investigación:

1. ¿La dosis de 1,2 mg/kg del extracto polifenólico de Vachellia farnesiana reducirá el valor medio del área bajo la curva de respuesta glucémica de sujetos voluntarios sanos respecto a un grupo control?
2. ¿Afectará la dosis de 1,2 mg/kg del extracto polifenólico de Vachellia farnesiana a los valores medios de las enzimas hepáticas séricas y del biomarcador urinario KIM-1 en sujetos voluntarios sanos con respecto a un grupo control?