CONCENTRACIONES DE CUERPOS CETÓNICOS DURANTE EL DÍA. CUANDO HACER LAS MEDICIONES?

La dieta cetogénica (DC) es muy baja en hidratos de carbono (< 30-40 gr/día, = al 5% de la energía), alta en grasa (> 60% de la energía) e ingesta adecuada de proteína sin limitación calórica (eucalórica), que induce un ambiente metabólico específico denominado “cetosis fisiológica”, distinguiéndose de la cetosis patológica (cetoacidosis) que se observa en una diabetes mal controlada.

Los bajos niveles de insulina debido a una ingesta de hidratos de carbono, aumentan los niveles de glucagón e induce la lipólisis, conduciendo a un aumento de la biodisponibilidad de los ácidos grasos.

Estos son metabolizados por la mitocondria de las células del hígado en 2 cetonas solubles en agua (cetogénesis): acetoacetato (AA) y ß-hidroxibutirato (BHB). Un tercer cuerpo cetónico, la cetona, es producida por la descarboxilación enzimática de AA, y en gran parte es exhalado a través del aliento mediante los pulmones. AA y BHB son una fuente de energía primaria para el cerebro y otros tejidos en situación de cetosis.

•       Las concentraciones de BHB en el ayuno en sangre y orina la concentración de AA son  moderada a las 07:00 son 0.43 ± 0.29 mmol/l y 0.75 ± 0.57 mmol/l.
•         Las concentraciones de BHB más bajas se dan a las 10:00 (0.33 ± 0.17 mmol/l) y la    más  altas a las 03:00 (0.70 ± 0.62 mmol/l) respectivamente.

El curso de la concentración de cuerpos cetónicos con test positivos en orina mediante tiras reactivas. Altos ratios de detección (>90 %) para cetosis fue a las 07:00, 22:00 y 03:00 respectivamente. Los bajos ratios de detección (entre el 58 y 50 % de los sujetos) fueron medidos a las 10:00 y las 16:00 respectivamente.

Los test regulares para la cetosis es el mejor método y más fiable a la hora de monitorizar la adherencia a la DC, y esto debería ser un factor esencial en todos los estudios con intervención con DC y baja en hidratos de carbono. Dos estudios encontraron que el BHB sanguíneo se correlacionó con un mejor control de la cetogénesis que los test urinarios de AA. Otro hecho importante, es que el curso en sangre y orina de cuerpos cetónicos es muy similar a lo largo de un período de 24 h.

Curso de los cuerpos cetónicos en sangre y orina (mmol/l) en un periodo de 24 horas e ingesta energética.

La cetonuria en sujetos durante la sexta semana de una DC y con cetosis estable, la mejor hora para realizar un análisis de cuerpos cetónicos en orina es a primera hora de la mañana y varias horas después de la cena. Habiendo una tasa de detección menor en la orina de mitad de la mañana, este hecho puede ser debido si se ha orinado el día anterior 4 horas antes de las 03:00 de la madrugada. Sharman et al. recomienda realizar a la 8:00 de la mañana los test urinarios en adultos sanos con 6 semanas de DC.

El período menos favorable para realizar un test de cuerpos cetónicos es desde las 10:00 hasta 19:00. La alta tasa de falsos negativos durante las medidas del día podría ser debido a dos motivos: (1) comidas y (2) actividad física. Después de 3 horas cada comida principal existe una disminución en sangre de BHB y AA en orina, excepto de AA que aumenta después de la cena. Musa-Veloso et al. obtuvo los mismos resultados con un descenso de BHB y AA tras comidas cetogénicas.

Otro factor que puede influir en las fluctuaciones diarias de cuerpos cetónicos, es la capacidad de metabolización por parte del músculo.

Cuerpos Cetónicos y Rendimiento Deportivo

 

En muchos sentidos, algunos de los ejemplos más refinados de la fisiología  y metabolismo humano son encontrados en atletas altamente entrenados que practican deporte competitivo. En particular, los deportes de resistencia necesitan de la implicación de un gran reclutamiento muscular y altos niveles de metabolismo aeróbico que inducen adaptaciones mitocondriales y musculares. El entrenamiento de resistencia aeróbica aumenta la capacidad oxidativa mitocondrial y también aumenta la selección de los ácidos grasos como combustible a una intensidad, además la expresión  de proteínas implicadas en el transporte de la membrana celular y la ß-oxidación de las  grasas está aumentada en deportistas de élite. Asimismo, se ha visto aumentada la capacidad del músculo esquelético para oxidar otros sustratos llevados por sangre como cuerpos cetónicos, este ha sido demostrado después del entrenamiento deportivo.

 

Los cuerpos cetónicos son combustibles producidos endógenamente por el cuerpo a partir de la grasa movilizada en respuesta a una variedad de condiciones fisiológicas y  patológicas. Los cuerpos cetónicos son: acetoacetato (AcAc), y D-ß-hidroxibutirato (ßHB), son combustibles respiratorios que pueden ser oxidados por la mayor parte de tejidos del cuerpo y son formados en cantidades grandes (hasta 150 g/día) por el hígado en respuesta a bajos niveles de glucosa e insulina en sangre.

 

La cetogénesis es una adaptación evolutiva conservada dentro de todos los organismos de orden más alto para mantener la supervivencia durante el hambre, la enfermedad o el estrés energético. En particular, la capacidad para sobrevivir durante períodos largos con reservas endógenas de energía, es un rasgo de importancia particular en humanos, donde nuestro tamaño cerebral es relativamente grande y aporta un suministro estable de glucosa cuando la función cerebral está en estado crítico. En una serie de experimentos de Cahill  en el año 1960, demostró la importancia de la oxidación de cuerpos cetónicos en el cerebro en una situación de hambre, donde hasta el 60 % de las necesidades de energía cerebrales son producidas a partir de los cuerpos cetónicos, substituyendo la glucosa como su combustible principal. Por lo tanto, la reducción de la tasa de utilización de glucosa compensada por los cuerpos cetónicos y la preservación de las proteínas que se utilizan para la gluconeogénesis, permite un aumento al ser humano de la capacidad para la supervivencia. El efecto evolutivo de los cuerpos cetónicos es por lo tanto ahorrar reservas de hidratos de carbono y de la proteína muscular, mientras ellos mismos son una fuente de energía alternativa.

 

Por lo tanto, la cetosis es una adaptación evolutiva para conservar los hidratos de carbono y puede proporcionar un sustrato de energía alternativa para el ejercicio muscular, a su vez, ahorrando combustibles intramusculares. Sin embargo, el uso del metabolismo de los cuerpos cetónicos en este contexto no ha sido apreciado.

 

Históricamente, se han usado estrategias alimentarias para influir en la selección prioritaria en el combustible a utilizar durante el ejercicio aeróbico de alta intensidad en gran parte han fallado en en el ahorro del glucógeno muscular. La razón de esto parece la competición entre sustratos para la respiración celular, por el músculo que se ejercita es sumamente selectiva, favoreciendo al hidrato de carbono con la realización de actividad física de alta intensidad. Cuando se realiza un ejercicio intenso se produce un aumento de la concentración de los niveles de ßHB de1-2 mM en sangre, en contraste la cetosis postabsortiva es de 0.1 mM. Parece que nuestra respuesta evolutiva a la crisis energética es fuerte para favorecer la cetosis, y el rendimiento en el ejercicio de resistencia puede ser desarrollado por las mismas consideraciones metabólicas pertinentes a la condición de hambre o ayuno.

 

Randle y colegas describió el ciclo glucosa-acido graso libre (FFA)  en 1963, sugiriendo una jerarquía de preferencia como sustrato por la selección de ácidos grasos antes que de  hidratos de carbono para la fosforilación oxidativa. La capacidad de las mitocondrias para cambiar su selección preferencial de combustible al principio fue reconocida por la disminución evidente en la glucólisis en la presencia de un aumento de FFA. Randle sugirió que la oxidación de hidratos de carbono pudiera ser regulada por la supresión que los ácidos grasos ejerce sobre el complejo de la piruvato deshidrogenasa (PDC), activándose este proceso por altos ratios de  acetil-CoA/CoA o nicotinamida adenina dinucleótido (NADH)/NAD +.

 

Los efectos no metabólicos de los cuerpos cetónicos

 

Shimazu et al. (2013) han demostrado que los nivel de ßHB son una característica de la cetosis nutricional, inducido por el ayuno o por la infusión ßHB, regula potentemente a la baja la expresión de la enzima histona deacetilasa Clase-I (HDAC) en ratones. Cuando están activas estas enzimas silencian genes que  expresan enzimas endógenas relacionadas con al disminución del estrés oxidativo y la inflamación. Por la reducción de la actividad de estas enzimas HDAC, ßHB reduce la estrés oxidativo, como han confirmado en los experimentos realizados por Shimazu, que mostró los niveles reducidos de hidroxinonenal y oxilípidos después de la exposición al tetracloruro de carbono. Otro lugar donde se sabe que las enzimas HDAC tienen un papel importante es en la regulación de la actividad de las proteínas mitocondriales, aproximadamente un tercio de estas es regulado por procesos de acetilación/desacetilación (Anderson y Hirschey, 2012). Ha sido observado que cetósis nutricional es asociada con una reducción de la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las mitocondrias (Sato et al., 1995). Mientras que esto puede ser un resultado directo de la oxidación de ßHB, esto también podría ser un resultado de un efecto indirecto de ßHB sobre las funciones de las proteínas mitocondriales vía reducción de la actividad de la HDAC.

 

Uso de la cetósis para aumentar el rendimiento deportivo

El suministro de cuerpos cetónicos para ahorrar reservas intramusculares imita la fisiología de la inanición, donde los cuerpos cetónicos proporcionan el combustible principal para la oxidación y el aumento de las señales que conducen a la reducción del metabolismo catabólico de la glucosa y el glucógeno. La suplementación de cuerpos cetónicos en otros estados fisiológicos a la inanición, se  puede aprovechar de la respuesta metabólica de nuestro cuerpo donde se elevan los niveles de cetonas en sangre. Los cuerpos cetónicos pueden ser fácilmente oxidados por el músculo en ejercicio y ejercen una fuerte influencia sobre el flujo glucolítico "in vivo". Las concentraciones elevadas de cuerpos cetónicos en el corazón de rata en ejercicio causaron la supresión de flujo glucolítico, y además se observó una promoción de la síntesis de glucógeno durante el ejercicio continuo. Los cuerpos cetónicos podrían proporcionar una alternativa lógica para la entrega de unidades de carbono al ciclo TCA, sin limitaciones en el transporte de la membrana mitocondrial y del sarcómero, que restringe la utilización de la grasa y los hidratos de carbonos para la obtención de energía. En relación a la interpretación como un suministro alternativo de carbono de los cuerpos cetónicos, la mayor entalpia de combustión sobre el piruvato podría proporcionar un mayor potencial energético para la conservación de las reacciones fosfo-anhídricas para la formación del ATP.

 

 Por lo tanto, imitación de la fisiología de la inanición durante el ejercicio (por aumento de las concentraciones de cuerpos cetónicos circulantes) puede cambiar la preferencia jerárquica de la selección del sustrato mitocondrial, efectuando una mejora en el sustrato energético utilizado, ya que preservaría el glucógeno e inhibiría el metabolismo de la glucosa, priorizando la utilización de los cuerpo cetónicos en el ejercicio, produciendo esto una mejora del rendimiento ya que reservaría el glucógeno para momento intensos de las competiciones donde se produce el desenlace de esta.

Vías de actuación del omega-3 en el hígado

Los ácidos grasos poliinsaturados Omega-3  (PUFA n-3) han demostrado aliviar los síntomas de trastornos metabólicos, tales como enfermedad cardíaca, diabetes, obesidad y resistencia a la insulina.

• El efecto cardioprotector de los AGPI n-3 depende principalmente de su dosificación. La American Heart Association recomienda 1.000 mg/d para el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares (ECV). Estudios también han demostrado que los ácidos grasos Poliinsaturados n-3 estimulan la síntesis de glucógeno muscular y modulan la actividad de la enzima antioxidante, tales como la superóxido dismutasa y catalasa en hígados de las ratas diabéticas alimentadas con una dieta alta en grasas. Por el contrario, las dietas ricas en ácidos grasos Poliinsaturados n-6 se consideran que aumentan el riesgo de inflamación y las vías del estrés oxidativo, que son factores de confusión de la mayoría de las enfermedades metabólicas.

• Los ácidos grasos Poliinsaturados N-3 y n-6 forman mediadores bioactivos que actúan en diferentes receptores y proteínas en el cuerpo. Las proteínas son importantes mediadores de actividades biológicas en todas las células,  y el proteoma se compone de todas las proteínas expresadas codificadas por el genoma de un sistema celular. Los resultados de este estudio demuestran por primera vez que dieta rica en n-3 que PUFA redujo la expresión de regucalcin, una molécula clave involucrada en enfermedades metabólicas como la diabetes y metabolismo lipídico. 
• También se vio por primera vez que los PUFA n-3 podían regular varias proteínas implicadas en la regulación del metabolismo de los lípidos, metabolismo del carbono, hidratos de carbono, ciclo del ácido cítrico y la síntesis de proteínas.

• Los Ácidos grasos Poliinsaturados N-3 alteran la expresión de regucalcin y ApoA-I para  
• regular el metabolismo de los lípidos

Los ratones que se alimentan con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 mostraba una menor expresión de regucalcin en comparación con ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. Regucalcin se expresa principalmente en el hígado del roedor y la

• mayor expresión de regucalcin está vinculada a enfermedades metabólicas como la diabetes y metabolismo lipídico. Regucalcin se ha vinculado a un papel multifuncional en diversos tejidos y está principalmente involucrada en el mantenimiento de la homeostasis  del Ca+intracelular. La regulación de la homeostasis del calcio es importante en muchas rutas metabólicas incluyendo el 
• metabolismo de la glucosa y la diabetes. Existen evidencias que relacionan una mayor expresión de 
• regucalcin a adipogénesis en adipocitos, y también a las alteraciones en el metabolismo de lípidos y 
• glucosa, que son factores predisponentes a la obesidad y la diabetes. La sobreexpresión de regucalcin también fue encontrada para mejorar la utilización de la glucosa y la producción de lípidos en las células clonadas rata de H4-II-E hepatoma in vitro.

Concomitante con una disminución de regucalcin en un alto dieta de n-3 PUFA se mostraba una 

disminución significativa en las concentraciones plasmáticas de TG en comparación con los ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. Aunque una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 no tuvo efectos significativos sobre la concentración hepática de TG, hubo una tendencia hacia una disminución en comparación con los ratones alimentados con una dieta baja 

en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. 

Estos resultados sugieren que la regulación del metabolismo de los lípidos en ácidos grasos 

Poliinsaturados n-3 es mediada probablemente vía regucalcin. También se observó una mayor expresión de apolipoproteína A-I (ApoA-I) en los ratones alimentados con la dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. ApoA-I es el componente proteinico más importante del HDL-c que media transporte reverso de colesterol desde los tejidos extra hepáticos al hígado para su excreción. Se ha reportado que los suplementos de ácidos grasos Poliinsaturados n-3 alteran las lipoproteína que 

contienen el proteoma y sugieren que esta alteración mejorará la funcionalidad de la partícula de 

HDL.

• El aumento de los niveles de ApoA-I es una estrategia atractiva para la prevención de la ECV, por lo tanto una dieta rica en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 es probable que induzca efectos cardioprotectores vía aumento de los niveles de ApoA-I.

• Los ácidos grasos Poliinsaturados N-3 regulan proteínas implicadas en el metabolismo del carbono

Los ratones alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 mostraron una mayor expresión de la sintasa de S-adenosilmetionina (SAM synthase) comparado con los ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. SAM synthase cataliza la síntesis de SAM desde la metionina y es responsable para la regeneración de la metionina desde  homocisteína. Niveles elevados de Hcy en plasma son un factor de riesgo bien establecido para el CVD. Una dieta alta en grasas fue relacionada con un aumento de los niveles de Hcy en plasma en ratones C57BL/6, mientras que la ingesta de PUFA n-3 se asocia negativamente con niveles en plasma de Hcy. Nuestro estudio reveló que un aumentó de SAM sintasa en los ratones alimentados con dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 podría ser responsable de bajar los niveles de Hcy.

• Además de aumentar la expresión de la sintasa de SAM, una dieta rica en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 provocó una disminución en la expresión de la proteína adenosina cinasa (ADK) en comparación con ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. ADK desempeña un papel importante en la regulación de las concentraciones de adenosina tanto intracelulares como extracelulares catalizando la fosforilación de la adenosina a AMP mediante el uso de ATP. ADK está altamente expresada en el hígado y se ha demostrado que juega un papel importante en reacciones metiltransferasa para control de SAM y Hcy. Un reciente estudio ha reportado que la inhibición de ADK promueve la replicación de las células beta del páncreas de 
• roedores y porcinos, y los autores han propuesto la inhibición ADK como una estrategia para el tratamiento de la diabetes. Así la inhibición de ADK por ácidos grasos Poliinsaturados n-3 podría tener un potencial dietético basado en la estrategia terapéutica bajo condiciones diabéticas.

• Efecto de los ácidos grasos Poliinsaturados n-3 en la regulación del metabolismo de los carbohidratos

• Los ácidos grasos Poliinsaturados N-3 también han demostrado aumentar la sensibilidad a la insulina mediante la regulación de las proteínas implicadas en el metabolismo de los carbohidratos. Observamos una mayor expresión de hepática fructosa-1, 6-bisfosfatasa (FBPase) y ketohexokinase (KHK) en ratones alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. FBPase convierte fructosa-1, 6-bisphophate a fructosa-6-fosfato y se considera una enzima reguladora clave en la gluconeogénesis. Una dieta rica en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 fue demostrada previamente para aumentar la expresión de FBPase en hígado de crías de 3 días de edad de ratas. Se metaboliza fructosa-6-fosfato a glucosa-6-fosfato para así actuar como un sustrato para la vía pentosas fosfato (PPP). Observamos que los ratones que se alimentaron con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 tenían mayor expresión de 6-phosphogluconolactonase (6PGL) en comparación con ratones alimentados con la dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. 6PGL cataliza el segundo paso en el PPP, que es una fuente importante de azúcares pentosas y NADPH necesarias para la defensa del estrés oxidativo y síntesis de nucleótidos.

• Hay dos fases en este camino; la primera es la fase oxidativa, que genera NADPH, y la segunda fase es la síntesis no oxidativa de azúcar de 5 carbonos. NADPH que resulta del PPP se utiliza principalmente en reacciones de biosíntesis reductoras dentro de las células a través del aumento de glutatión reductasa, que es necesario para regenerar el glutatión. Estudios epidemiológicos y de animales también han demostrado que la alta fructosa predispone a la diabetes tipo II y síndrome metabólico. Encontramos que los ratones alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 tenían mayor expresión de KHK, que inicia el camino para metabolizar la fructosa dietética. Este es el primer informe que proporciona evidencia de que los ácidos grasos Poliinsaturados n-3 median en un aumento en el metabolismo de la fructosa, probablemente debido a un aumento en la expresión de la proteína de KHK.

• Efecto de los ácidos grasos Poliinsaturados n-3 en las proteínas implicadas en el ciclo del ácido cítrico

• Los ratones alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 demostraron mayor expresión de la proteína citosólica Malato deshidrogenasa (MDH) y GTP específico Succinil CoA sintetasa subunidad beta (SCS) en comparación con ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. MDH es una enzima que cataliza reversiblemente la oxidación del malato a oxaloacetato mediante la reducción de NAD + a NADH y también participa en la gluconeogénesis. Los ácidos grasos Poliinsaturados N-3 se vió que podían regular eficazmente la función metabólica del hígado aumentando la actividad de la enzima MDH del hígado de ratas. SCS cataliza la reacción reversible de Succinil-CoA a succinato y es la enzima mitocondrial que sólo capaz de la producción de ATP mediante fosforilación nivel sustrato en ausencia de oxígeno. SCS desempeña un papel clave en el ciclo del ácido cítrico, metabolismo de cetonas y la síntesis del grupo hemo.

• Regulación al alza de MDH y SCS en el grupo de la dieta alta de ácidos grasos Poliinsaturados n-3 resultaría en un aumento en los niveles de oxaloacetato que tiene varios destinos posibles: 1) transaminación aspartato, 2) conversión en glucosa por la vía gluconeogénica, 3) condensación con acetil CoA a citrato  4) la conversión en piruvato. Por otra parte, los animales alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 revelaron un aumento dramático en la expresión de la Ornitina aminotransferasa (OAT) en comparación con los ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. Se midió la actividad enzimática de OAT para confirmar el efecto de la dieta PUFA n-3 y observó un aumento significativo (p = 0.0086) en la actividad enzimática de OAT en los animales alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 en comparación con los animales alimentados con la dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. Este es el primer estudio que informa que las dietas enriquecidas con PUFA n-3 aumentaron significativamente la expresión de la proteína y actividad enzimática OAT. OAT es una aminotransferasa de la matriz mitocondrial dependiente de piridoxal-fosfato que cataliza la inter conversión de ornitina en glutamato semi aldehído.

• La OAT se encuentra en un cruce entre dos importante metabolismos: el metabolismo de la arginina y poliaminas en un lado y el metabolismo del glutamato y la prolina en el otro lado. La OAT se encuentra principalmente en el hígado donde su respuesta a las hormonas y las variaciones en la ingesta de proteína en la dieta está sujeto a mecanismos complejos. La OAT desempeña un papel en la adaptación al nivel del suministro de proteína y también a la regulación de la disponibilidad de arginina y glutamina. La glutamina tiene un número de importantes funciones reguladoras en aumento de la síntesis de proteínas, disminuyendo la degradación de proteínas y también regulando las funciones de la arginina (es decir, estimulando la liberación de hormonas de crecimiento, factor de crecimiento insulínico tipo 1, la insulina y prolactina). Por lo tanto, una sobreexpresión de OAT podría conducir a cambios en el metabolismo de la proteína, lo que disminuye la resistencia de insulina en el tipo diabetes de II.

• Este estudio establece una asociación entre dieta rica en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 y la expresión hepática de OAT. Una dieta alta de ácidos grasos Poliinsaturados n-3 parece regular el metabolismo de los carbohidratos mediante la alteración de muchas proteínas funcionales tales como FBPase, KHK, MDH, SCS y OAT.

• Efecto de los ácidos grasos Poliinsaturados n-3 en la regulación de la síntesis de proteínas

• Los animales alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 revelaron un aumento en la expresión de la proteína disulfuro isomerasa-A3 (PDI-A3) en comparación con los ratones alimentados con una dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. PDI-A3 constituye una familia de enzimas estructuralmente relacionadas que catalizan la formación de enlace disulfuro, reducción o isomerización de proteínas recién sintetizadas en el lumen del retículo endoplasmático. Tiene tanto una actividad de isomerasa disulfuro que ayuda a la correcta formación de puentes disulfuro entre residuos de cisteína y una actividad adicional que impide un mal plegamiento de las proteínas en el retículo endoplasmático. Una reducción en la actividad de PDI-A3 se asocia con deterioro de la función hepática. Previamente, se ha reportado que las dietas enriquecidas con aceite de arenque tienen mayor activación (fosforilación) de proteínas de señalización anabólicas en el músculo durante la administración de insulina y aminoácidos y también aumentaron la eliminación del cuerpo entero de aminoácidos no oxidativos.

Derivados de ácidos grasos Poliinsaturados N-3 como son resolvinas y protectinas impeden daños en el ADN del hígado y el estrés oxidativo; por lo tanto, disminuyendo significativamente la lesión hepática inflamatoria y la esteatosis hepática. Loa resultados de este estudio sugieren que las dietas enriquecidas en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 aumentan la síntesis de proteínas a través de inducir la expresión de disulfuro isomerasa-A3.

• También se observó que una menor expresión de aldehído deshidrogenasa (ALDH) en ratones alimentados con la dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3 en comparación con los ratones alimentados con la dieta baja en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. Las ALDHs son los productos de una familia grande del genes y catalizan la oxidación irreversible de una variedad de aldehídos biológicos incluyendo los productos de peroxidación lipídica. Los niveles crecientes de ALDH son indicativos de estrés oxidativo. Los PUFAs n-3 produjeron una disminución del estrés oxidativo  y también redujo el estrés oxidativo vascular asociado con la diabetes, que probablemente fue mediado por la inhibición de la ALDHs. Estos resultados fueron más apoyados por aumento de la expresión de lactoylglutathione liasa (glyoxalase 1) en los ratones alimentados con una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3. La glyoxalase 1 es crítica para la desintoxicación de dicarbonilos reactivos, tales como metilglioxal. Estos reactivos dicarbonilos son potentes precursores de productos finales de la glicosilación avanzada (AGEs), bien conocidos por estar aumentado en condiciones diabéticas.

• Una expresión aumentada de glyoxalase 1 en una dieta alta en ácidos grasos Poliinsaturados n-3, provocaría una reducción en la producción de AGE, obteniendo de tal modo efectos beneficiosos para la salud en diabéticos.

En conclusión, los datos de este estudio sugieren un papel funcional importante de la dieta alta PUFA n-3 en la regulación de las proteínas implicadas en los lípidos, metabolismo de la glucosa y la síntesis de proteínas. Se divulga por primera vez que los PUFA n-3 regulan a la baja la expresión de regucalcin, un potente modulador en trastornos del metabolismo de lípidos. Además, se ha  

demostrado una implicación nueva de los ácidos grasos Poliinsaturados n-3 en la regulación de las proteínas implicadas en el metabolismo del carbono (SAM sintasa y ADK), metabolismo de los carbohidratos (FBPase, KHK y 6PGL), ciclo del ácido cítrico (MDH, SCS y OAT) y síntesis de proteínas (PDI-A3, ALDH y glyoxalase-1).

Novel regulatory roles of omega-3 fatty acids in metabolic pathways: a proteomics approachAbeer A Ahmed, Kayode A Balogun, Natalia V Bykova and Sukhinder K Cheema^*

Nutrition & Metabolism 2014, 11:6  

MODIFICACIONES BIOQUIMICAS EN EL SINDROME ISQUEMIA-REPERFUSIÓN EN EL MONTAÑISMO

La verdad que yo desconocía este tema, pero mi profesor de nutrición y deporte ( Carlos.J.Contreras), lo saco en clase y pues me interesó mucho, ya que creo que es algo muy importante para deportes donde se produce isquemia y sus consecuencias negativas son graves en el organismo, y con una adecuada estrategia dietética previa al deporte en cuestión, se pueden disminuir los efectos negativos del síndrome isquemia-reperfusión. Comenzamos.

Se define como el proceso que sufre un órgano sometido temporalmente a la falta de flujo sanguíneo y que posteriormente es reperfundido con sangre oxigenada.
 
Existen tres fases bien definidas:
1. Isquemia caliente
2. Isquemia fría
3. Reperfusión

El resultado es una agresión tisular secundaria a la anoxia, a la deprivación de metabolitos y el acúmulo de sustancias de deshecho del metabolismo que conduce a la muerte celular.

La isquemia produce per se un daño celular y se continua con un posterior deterioro debido a la reperfusión. Por tanto la entrada de sangre oxigenada puede ser más perjudicial para el órgano que la falta de la misma. El síndrome de isquemia-reperfusión es una secuencia compleja de sucesos trascendentales: la alteración metabólica a nivel celular que aparece durante el periodo de isquemia y la lesión producida por los radicales libres derivados del oxígeno y otros factores que involucran el endotelio vascular y los polimorfonucleares durante la reperfusión.

FASE DE ISQUEMIA. ALTERACIONES CELULARES

 Esta fase se produciría en el montañista en la ascensión a la montaña.

La membrana plasmática se altera al inhibirse la actividad de la bomba  ATPasa Na-K (transporta el Na+ hacia el exterior celular y el K+ hacia el interior). Con la inhibición de esta bomba se produce la alteraciones de los iones sodio, potasio y calcio, alterando el potencial de membrana que queda abolido. Debido a la  elevada concentración de cloro extracelular y la presencia de elevada
concentración protéica intracelular  el cloro penetra dentro de la celula con un catión (sodio y calcio) arrastrando agua y el potasio sale fuera para mantener el equilibrio iónico con el espacio intersticial. Todo ello conduce al edema celular y activación de enzimas por el calcio como las fosfolipasas (producirá la lesión de las diferentes membranas: citoplasmática, mitocondrial, lisosomal), proteasas,
ATPasas (deplección de ATP) y endonucleasas (fragmentación de cromatina) conllevando a la muerte por citolisis.(Efecto Donnan: se crea una presión oncótica coloidal intracelular alta). 

La isquemia produce también la inhibición de la fosforilación oxidativa a nivel de la mitocondria, con escasa formación de ATP, quedando paralizadas todas las funciones celulares que requieran energia y se estimula la glicolisis anaerobia formándose ácido láctico e hidrogeniones dando lugar a la acidosis intracelular. Esta provoca la activación de los enzimas de los lisosomas conduciendo a la autolisis y muerte celular.
Mecanismo molecular: En 1981 Granger, Rutili y McCord fueron los primeros en proponer este mecanismo para explicar la producción de lesiones en el sindrome de isquemia-reperfusión: durante el periodo de isquemia se produce consumo de ATP por parte de las celulas para mantener la
homeostasis. El ATP es catabolizado a ADP y  AMP. El AMP, a su vez, se cataboliza a hipoxantina, produciéndose un acúmulo de ésta. La carga energética de las células cae y estas no son capaces de mantener el gradiente iónico entre sus membranas, redistribuyéndose el calcio hacia el interior de la célula aumentando la concentración del mismo en el espacio intracelular. Los acúmulos
de xantina oxidasa y de sus sustratos: hipoxantina y xantina durante el período de isquemia parecen ser los acontecimientos necesarios para producir la lesión en las células durante la posterior reoxigenación, puesto que llegará  el oxígeno necesario para la enzima con la consecuente producción de radicales libres de oxígeno.    

 

FIG 1. En azul y cursiva las sustancias capaces de proteger frente a esta lesión (Modificado de Granger, Rutili y McCord).

 

 

2.2. FASE DE REPERFUSIÓN.ALTERACIONES CELULARES

 

Esta fase se produciría en el montañista en el descenso de la montaña.

 

Reentrada masiva de oxígeno al tejido: el flujo sanguíneo se reinstaura llegando de nuevo oxígeno de forma importante a las células. 

El exceso de Ca2+  introcistoplasmático activa la enzima proteasa que activa el paso de Xantina-D (deshidrogenasa) a Xantina-O (oxigenasa) en presencia de NADPH. La Xantina oxidasa es la mayor fuente biológica de producción de superoxidos en tejidos postisquémicos, siendo la primera fuente documentada de producción de dicho radical. En los tejidos normóxicos la forma sintetizada es la xantina deshidrogenasa. La xantina deshidrogenasa no puede transferir
electrones al oxígeno molecular para formar peróxido de hidrógeno o superóxido, pero puede reducir el NAD+ (nicotinamida adeninnucleotido).   

 

En condiciones de baja concentración de oxígeno como ocurre en la fase de isquemia sucede la transformación de Xantino-D en Xantino-O y ésta utiliza el oxígeno molecular en lugar del NAD+ produciendo superóxido y peróxido de hidrógeno:

De esta forma se han sintetizando los RADICALES LIBRES DE OXÍGENO.

 

 

ALTERACIONES ENDOTELIO VASCULAR

Para mantener la permeabilidad de los vasos sanguíneos y la fluidez de la sangre, las células endoteliales sintetizan algunas sustancias activas, incluyendo grandes moléculas como fibronectina y sulfato de heparina, interleukina-1, activador de plasminógeno tisular, varios factores de crecimiento y pequeñas moléculas como prostaciclina, factor relajante derivado del endotelio (EDRF), hoy conocido como óxido nítrico, factor activador de las plaquetas y endotelina-1.

La producción de estas sustancias es modulada por cambios en la concentración de mensajeros intracelulares como el AMPc - GMPc - Ca2+ y por interacciones entre el endotelio y sus células, plaquetas o constituyentes del plasma. Es importante conocer la importancia fisiológica de las sustancias vasoactivas (ENDOTELINA-1, ÓXIDO NÍTRICO Y PROSTACICLINA) su relación en las funciones del endotelio y el papel desempeñado en el daño por isquemia-reperfusión.


 ENDOTELINA

La síntesis de endotelina está primariamente regulada a nivel transcripcional (mRNA). La transcripción de endotelinas puede estar influenciada por sustancias vasoactivas como angiotensina-II, vasopresina, noradrenalina y trombina, pero también por factores de crecimiento, citoquinas, estrés e hipoxia.

Las diversas “acciones vasculares” de las endotelinas incluyen: vasoconstricción potente, aumento de las resistencias vasculares, efectos presores, acciones inotrópicas y cronotópicas positivas, regulan el tono de los vasos linfáticos, aumentan la permeabilidad vascular produciendo edema intersticial al inducir la liberación de TxA2. Están implicadas, también, en un aumento del hematocrito ya que al producir vasoconstricción se produce una disminución del volumen plasmático y una hemoconcentración (Goetz et col. 1988, Millez et col. 1989, López-Farre et col. 1989). Entre las “acciones no vasculares” destacan:

-Promueven la mitogénesis de células musculares lisas vasculares, fibroblastos,
melanocitos, capilares cerebrales, células estrelladas hepáticas. 
-Son potentes constrictores de la vejiga de mamíferos. 
-Inductores de contracciones uterinas.
-Estimulan la producción de testosterona por las células de Leydig.
-Implicadas en la glicogenolisis hepática.

La Endotelina-1(ET-1) puede aumentar o inhibir la liberación de renina, participar en la regulación de la excreción de sodio y agua y liberar aldosterona actuando sobre los túbulos colectores. A nivel renal, la ET-1 puede estimular la proliferación de células mesangiales y su contracción y también puede aumentar las resistencias vasculares conllevando una disminución del flujo sanguíneo renal, de la filtración glomerular y del volumen urinario.
Están implicadas en los mecanismos de la HTA: primero producen vasodilatación transitoria con la consecuente hipotensión ya que pueden inducir la liberación de óxido nítrico y prostaciclina (De Nucci et col. 1988 y Hermán et col. 1989), para finalmente producir una sustancial vasoconstricción: HTA por liberación de TxA2 (De Nucci et col. 1988) y/o aumento del Ca2+ (Yanagisawa et col. 1988). Jugarían un papel importante en el fallo renal agudo inducido por la isquemia-reperfusión.

 

 

ÓXIDO NÍTRICO (NO)

 

El NO actua activando la forme soluble de la guanilciclasa e incrementa el GMPC a nivel de la célula del músculo liso vascular. Para ello se requiere la reducción del hierrro (Fe++ del hemo). El GMPC activa una proteinquinasa que fosforila las cadenas de la miosina produciéndose relajación del músculo liso vascular. El sustrato para la síntesis del NO es la L-arginina. El enzima que cataliza la
formación del NO a partir de L-arginina es la oxidonítrico sintasa (NOS); una dioxigenasa que existe en varias isoformas. La NOS cataliza la oxidación del átomo de nitrógeno de uno de los terminales guanidino de la L-arginina generando citrulina y eliminando NO y anión superóxido. Todas las isoformas enzimáticas requieren L-arginina, oxígeno, NADPH como sustratos y flavinadeninnucleótido, flavinmononucleótido, grupo hemo y tetrahidrobiopterina (BH4) como cofactores.

 

El NO presenta actividades biológicas. Es un potente vasodilatador, inhibe la adherencia leucocitaria y la interacción de las plaquetas con el endotelio vascular, inhibe la mitogénesis y la proliferación de las células musculares lisas vasculares. En el riñón el NO juega un papel crucial en la regulación de las funciones hemodinámicas y excretoras. Es un importante regulador del tono vascular glomerular y del coeficiente de ultrafiltración de los capilares glomerulares. También juega un papel en la regulación de la reabsorción tubular de sodio y agua. La reducción de su síntesis provoca un aumento de reabsorción tubular de sodio y agua al parecer mediado por la angiotensina II endógena.

Al tener un electrón no pareado es su estructura química, puede aceptar electrones y de ese modo ser  scavenger del anión superóxido. Incluso puede llegar a inhibir la producción del mismo por los neutrófilos. Pero, por otra parte,puede tener efecto citotóxico directo y ha sido implicado en el daño de los tejidos. Este jugaría un papel importante en el mantenimiento del flujo sanguíneo renal
durante la recuperación del daño isquémico.


PROSTACICLINA (PGI2)

Tiene un fuerte poder vasodilatador e inhibe la agregación plaquetar activando la adenilciclasa e
incrementando el AMPC intracelular. Se transforma rápidamente en el plasma a 6-Keto-prostaglandina F1α que es el metábolito estable.

Las prostaglandinas, derivados del ácido araquidónico, son transformados a diferentes metabolitos siguiendo la vía de la ciclooxigenasa. La COX sigue los mismos caminos que la NOS. Los antiinflamatorios no esteroideos (AINES) pueden inhibir este enzima bloqueando la síntesis de prostaglandinas. Se han descrito dos isoenzimas de ciclooxigenasa, COX-1 y COX-2. Tienen un 60% de similitud y presentan diferentes propiedades biológicas y farmacológicas. COX-1 es constitutivamente expresada en la mayoría de los tejidos y está involucrada en la producción fisiológica de las prostaglandinas.

La forma inducible, COX-2, está presente en las células expuestas a agentes proinflamatorios, incluyendo citoquinas, y es expresada en procesos inflamatorios. La inhibición de la CoX-2 por AINES puede utilizarse como medida terapéutica, mientras que la COX-1 nos podría explicar los efectos no deseados a nivel de estómago y riñón.
La síntesis de la prostaciclina se inicia a partir del enzima fosfolipasa A2 el cual libera ácido araquidónico a partir de los fosfolípidos de membrana. Este enzima puede estar inhibido por los glucocorticoides, inhibiéndose así la síntesis de prostaciclina. El ácido araquidónico, a través del enzima ciclooxigenasa (COX) será transformado a endoperóxidos de prostaglandinas: PGG2, un inestable compuesto que será ciclado y oxigenado por una peroxidasa a PGH2.
Dependiendo del tejido y tipo de célula, la PGH2 es transformada a PGE2, o, mayoritariamente, a PGI2 por la prostaciclinsintasa en las células endoteliales y musculares lisas. A nivel de macrófagos y plaquetas la PGH2 es transformada a tromboxano A2 a través de la tromboxanosintasa. Estos dos eicosanoides representan biológicamente polos opuestos en el mecanismo que regula la interacción de las plaquetas con el endotelio. El TXA2 contrae el músculo liso, induce la agregación plaquetar, sin embargo la  PGI2 posee un potente efecto vasodilatador y antiagregante plaquetar.

El TXA2 y la PGI2 rápidamente son hidrolizados de forma no enzimática a metabolitos estables pero no activos: TXB2 y 6-Keto-PGF1α medibles en plasma y orina.

La producción de protaciclina, al igual que el resto de PGs puede estar  activada por perturbaciones químicas o mecánicas de las membranas celulares. Fármacos, presión pulsátil y numerosos mediadores endógenos pueden inducir la formación de prostaciclina a partir de células endoteliales. Algunas sustancias endógenas derivadas del plasma como bradiquinina, trombina y otras liberadas por las plaquetas, como serotonina, PDGF, IL-1 y adeninnucleótidos pueden estimular su síntesis.

“Inhiben” la síntesis de prostaciclina: Antagonistas del Ca2+, captopril, dipiridamol, diuréticos, nitratos, estreptoquinasa, AINES, glucocorticoides, lipoperóxidos (estos inactivan a la prostaciclinsintasa).
Entre las propiedades biológicas de la prostaciclina, se encuentran, además de las ya citadas: vasodilatación y antiagregación plaquear. A nivel renal, mantenimiento del flujo sanguíneo renal (más importante en la médula que en el córtex) y filtración glomerular, regulan la eliminación de Na+ y agua debido a su efecto tubular directo, más evidente en la porción gruesa del asa ascendente de Henle. Existe una importante interacción entre el NO y las PGS en la regulación aguda y a largo plazo de la función renal: las prostaglandinas contribuyen a mantener la hemodinámica y la función excretora renal cuando se reduce la producción de NO.

El balance entre prostaciclina y tromboxano es un factor importante respecto a la modulación del daño producido por la isquemia-reperfusión. Inhibidores de la tromboxanosintasa pero no de la ciclooxigenasa previenen de la NTA (muerte de las células de los túbulos renales) tras la isquemia renal. Se cree que es debido a la estimulación de la producción endógena de prostaglandinas vasodilatadoras (PGE1, PG2).

Son numerosos los trabajos que indican que la administración de inhibidores de la síntesis del TXA2 tienen un efecto citoprotector en el daño por isquemia-reperfusión no sólo en el riñón sino también en el hígado y en páncreas. También, la adnministración de análogos de la prostaciclina atenúan el daño por isquemia-reperfusión mejorando el flujo renal y la filtración glomerular, facilitando la recuperación de las células tubulares dañadas a nivel renal, mejorando la microcirculación hepática y atenuando la depleción energética y la lipoperoxidación.

  

Endotelina, óxido nítrico, prostaciclina y tromboxano actuan conjuntamente interaccionando entre sí y modulando el daño por isquemia-reperfusión.



TRATAMIENO PREVENTIVO DE I-R

Se puede teóricamente actuar en cuatro frentes terapéuticos y se han utilizado tanto en estudios experimentales como en ensayos clínicos un gran cantidad de drogas de los cuales vamos solo citar los más significativos:

1. Control de la producción de RL  derivados del Oxigeno : esto implica bloquear algunas de las vías de producción como por ejemplo con Alopurinol, un inhibidor de la xantino oxidasa utilizado con éxito para el tratamiento de la gota en las personas, se han realizado estudios experimentales que muestran efectos muy  positivos cuando se administran previo a la isquemia, pero los resultados en cuadros  clínicos tanto en humanos como en animales no son muy consistentes. Las dosis recomendadas en la literatura son de 10 a 25 mg/kg QID. 

2. Inhibición de la Activación y Migración de PMN : También en este caso el uso de corticoides antes de la injuria isquémica muestra resultados positivos, pero no así los estudios clínicos humanos a animales. Las drogas y dosis más utilizadas son: Dexametasona 6-15 mg/Kg. I/V, Prednisona: 20 mg/Kg. I/V, Prednisolona (SDC):  10-30 mg/Kg, I/V, Hidrocortisona (SC): 20-30 mg/Kg, I/V
  
3. Atrapamiento de los RL en el torrente sanguíneo: Para esto se utilizan los denominados “Escavenger”, pero deben ser colocados en infusión rápida entre 1 a 5 minutos post reperfusión para atraparlos cuando aun están en la sangre antes que difundan hacia los tejidos. Los más citados son : MANITOL (1-2 ml/kg en bolo) y Dimetil Sulfoxido (DMSO) en una solución al 25%  en suero salino a razón de 2 ml/Kg en infusión rápida. Estos han mostrado una buena respuesta tanto en modelos experimentales como clínicos, pero el uso de DMSO a sido totalmente restringido en medicina humana por haberle  detectado efectos pro-cancerígenos en estudios experimentales en ratas.
  
4. Aumentar la capacidad antioxidante del organismo: Para esto se preconiza la administración de: 
• Vitamina E  hasta 1/2 hora post Reperfusión en dosis de  10-50 ug/Kg. I/M, Vitamina C  que permite la restauración de la capacidad antioxidante de la vitamina E y por ser hidrosoluble puede ser administrada I/V, aunque recientemente su utilidad esta siendo fuertemente discutida por actuar en altas dosis como pro-oxidante en condiciones de isquemia. Los estudios clínicos tampoco son muy concluyentes en relación a su utilidad aunque en estudios experimentales si muestran beneficios.
• El uso de enzimas como la superoxido dismutasa (SOD) y Catalasas mostraron excelentes resultados experimentales administrado antes de la injuria isquémica, pero no en ensayos clínicos ya que su  vida media es apenas de 6-8 minutos, además es de alta costo y provoca reacciones anafilácticas.



TESIS DOCTORAL: PAPEL DE LOS ANTIOXIDANTES EN LA LESIÓN POR ISQUEMIA-REPERFUSIÓN. ESTUDIO EXPERIMENTAL DE TRASPLANTE RENAL CON DONANTE A CORAZÓN PARADO. ANTONIO AGUILAR RUIZ

SINDROME ISQUEMIA REPERFUSION Dr. PATRICIO TORRES GUZMÁN
 



Polimorfismo del gen ELOVL2 se asocia con aumentos en las proporciones de ácido eicosapentaenoico y docosahexaenoico en plasma después de suplemento de aceite de pescado

• Como veremos en este estudio, no sólo la ingesta de alimentos que han demostrado mejorar la salud, sino que también influirá el genoma de cada persona en la presencia de un efecto por parte de cierto alimento y también afectará a la magnitud de dicho efecto. Los suplementos de aceite de pescado proporcionan un grado de protección contra las enfermedades cardiovasculares (ECV), que pueden atribuirse a la variación genética incompatible. Polimorfismos simples de nucleótidos  (SNPs) en el gen (ELOVL2 elongation-of-very-long-chain-fatty-acids-2) han sido fuertemente asociadas con proporciones en plasma de grasos poliinsaturados de cadena larga n-3  (AGPI-CL). Se investigó el efecto de la interacción del genotipo con dosis de aceite de pescado en proporciones de LC-PUFA n-3 plasma en un ensayo controlado paralelo doble ciego, con 367 sujetos asignados al azar a tratamiento con 0.45, 0,9 y 1,8 g/día ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA) (1.51:1) o aceite de oliva como placebo durante 6 meses. Se genotipificaron 310 sujetos para el gen ELOVL2  con SNP rs3734398, rs2236212 y rs953413. 
• 
  
• En condiciones basales, los portadores de alelos menores, todos tenían menores concentraciones en plasma de DHA que no portadores (P = 0.021–0.030) La interacción entre el genotipo y el tratamiento fue un determinante significativo de los niveles de EPA (P <0,0001) y DHA (P = 0,004 a 0,032) en plasma. Después de la dosis de 1,8 g / día, portadores de alelos menores con SNP en ELOVL2, tenían proporciones aproximadamente 30% más altos de la EPA (P = 0.002-0.004) y 9% más alto de DHA (P = 0,013 a 0,017) que los no portadores. Por lo tanto, los portadores del alelo de menor, podrían beneficiarse especialmente de un alto consumo de EPA y DHA en el mantenimiento de altos niveles de plasma de n-3 PUFA conducentes a la protección contra las enfermedades cardiovasculares.

ELOVL2 gene polymorphisms are associated with increases in plasma eicosapentaenoic and docosahexaenoic acid proportions after fish oil supplement Genes & Nutrition 

November 2013, 9:362

• Aseel AlSaleh, 
• Zoitsa Maniou, 
• Fiona J. Lewis, 
• Wendy L. Hall, 
• Thomas A. B. Sanders, 
• Sandra D. O’Dell

Efectos del ácido araquidónico en la diferenciación de células mesenquimales (MSC) en adipocitos u osteoblastos

• Metabolitos derivados de los ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) pueden modular la diferenciación de células mesenquimales estromales (MSC). Tales células pueden diferenciarse en diferentes tipos celulares, incluyendo los adipocitos y los osteoblastos. El envejecimiento favorece la diferenciación de MSC de médula ósea hacia las anteriores, causando una pérdida de densidad ósea asociada a patologías como la osteoporosis. El ácido araquidónico (AA) metabolito de omega-6,favorece la adipogénesis MSC en mayor medida que el ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA) que son metabolitos del omega-3. En este trabajo se estudiaron la acción conjunta de ambos ácidos grasos Poliinsaturados. Por lo tanto, no inducido e inducido a adipocito u osteoblastos MSC fueron tratados con 20 μM de cada PUFA (ya sea AA, AA + DHA o AA + EPA). La expresión de marcadores moleculares osteogénicos y adipogénicos, la expresión de genes alox15b lipooxigenasa y los ácidos 5-, 8-, 11 - 12 - y 15-hidroxieicosatetraenóicos (HETE) derivados del metabolismo de AA en los medios de cultivo fueron determinados.

• Los resultados muestran que la inducción de la adipogénesis de AA no es suprimida por la presencia conjunta de EPA y DHA. De hecho, ambos aumentaron el efecto adipogénico del AA en MSC diferenciado en los osteoblastos. Las diferentes concentraciones de HETE aumentaron en cultivos suplementados con AA, aunque tales concentraciones fueron menores en las cultivos inducidos para distinguirse, principalmente en el día 21 después de la inducción. Además, la reducción en la concentración de HETE fue correlacionada con una mayor expresión del gen alox15b. Estos resultados resaltan las diferencias del metabolismo de ácidos grasos Poliinsaturados entre MSC no inducidas e inducidas a diferenciarse en adipocitos y osteoblastos, además del papel relevante de la expresión génica de la lipoxigenasa en la inducción de la adipogénesis.

Effects of arachidonic acid on the concentration of hydroxyeicosatetraenoic acids in culture media of mesenchymal stromal cells differentiating into adipocytes or osteoblasts Genes & Nutrition December 2013, 9:375

• Antonio Casado-Díaz, 
• Carlos Ferreiro-Vera, 
• Feliciano Priego-Capote, 
• Gabriel Dorado, 
• María Dolores Luque-de-Castro, 
• José Manuel Quesada-Gómez

Efecto combinado de la suplementación de aminoácidos de cadena ramificada y de taurina sobre el retraso del inicio del daño muscular el en ejercicio excéntrico de alta intensidad

• Estudios anteriores han evaluado la efectividad de la suplementación de aminoácidos de cadena ramificada (BCAA) para prevenir el dolor muscular de aparición tardía (DOMS) y daño muscular inducido por el ejercicio excéntrico, sus resultados han sido concluyentes. Ya que la taurina tiene efectos antiinflamatorios y antioxidantes, el presente estudio investigó el efecto combinado de BCAA y taurina en el daño muscular y el DOMS.

• Treinta y seis sujetos masculinos no entrenados (22,5 ± 3,8 años) fueron asignados a cuatro grupos (placebo + placebo [placebo], BCAA + placebo, placebo + taurina y BCAA + taurina [combinado]) y dados una combinación de BCAA 3.2g (o placebo) y taurina g 2.0 (o placebo), tres veces al día, durante dos semanas antes y tres días después de ejercicios excéntrico del flexor del codo. DOMS y el daño muscular en el bíceps fue evaluado de forma subjetiva y objetiva mediante  la escala analógica visual (EAV), circunferencia del brazo superior (CIR) y los parámetros de la sangre (cinasa de la creatina (CK), lactato deshidrogenasa [LDH], aldolasa y 8-hydroxydeoxyguanosine [8-OHdG]).

• Los BCAA y taurina incluida en sobres de 3.2g (9,6 g/día) de una mezcla BCAA (Ile: Leu: Val = 1:2:1; Aminofeel ®, Seikatsu Bunkasya Co Inc., Chiba, Japón) y 2,0 g (6,0 g/día) de taurina, respectivamente. Las dosis diarias de BCAA y taurina se basaron en las dosis usadas en estudios previos, donde se examinó la eficacia de la suplementación con BCAA y taurina en DOMS. Las dosis diarias por peso corporal de BCAA y taurina fueron 145.7 ± 5.3 (109.5–181.5) y 95.5 ± 2.5 (80.3–116.5) mg/kg (promedio ± error estándar, rango), respectivamente. El placebo 1 y  2 fue suplementado con el mismo volumen y color como los suplementados con BCAA y taurina, respectivamente, mediante el uso de proporciones similares de almidón para el método de doble ciego (tabla 1).

Los sujetos realizaron seis series de cinco repeticiones de extensión de codo desde la posición doblada en 90 ° hasta la posición totalmente extendida del brazo, con un movimiento despacio, más de 5 s, manteniendo una velocidad constante de movimiento seguido por un metrónomo verbal proporcionado por el investigador. Después de cada extensión, el investigador devolvió a al sujeto a la posición de partida (90 °) para prevenir la activación de músculo en exceso inducida por el peso. Los sujetos descansaron 3 s entre repeticiones y durante 2 minuto entre series.

Evaluación subjetiva del dolor muscular

La evaluación subjetiva del dolor del músculo flexor del codo en el bíceps fue inspeccionada usando el VAS, que consistió en una línea de 100 mm " con ningún dolor " al principio y " el dolor extremo " al final. Los resultados de VAS fueron medidos antes del ejercicio y durante  1-4 días en el brazo en la posición extendida.

Marcadores indirectos del daño muscular vía parámetros físicos

La circunferencia de brazo (CIR) fue usada como un marcador indirecto de daño del músculo y  se midió antes del ejercicio, después del ejercicio, y durante los días 1-4 (Figura 1). CIR fue medido en cinco puntos 3, 5, 7, 9, y 11 cm de proximidad a la articulación del codo en un brazo relajado en la posición permanente que usa una cinta de tensión constante. Para evitar variaciones diarias en la posición de medida, estos sitios sobre el brazo fueron marcados con una pluma semipermanente de tinta durante la primera sesión de pruebas. CIR fue medido por duplicado y el valor medio de cada punto fue usado para el análisis. Los valores inmediatamente después del ejercicio y durante los días 1-4 fueron presentados como las diferencias de los valores antes del ejercicio.

RESULTADOS

Concentración de aminoácidos en plasma

La figura 2 muestra las concentraciones en plasma de taurina, BCAA totales, y BCAAS individuales antes de la suplementación de aminoácidos, antes del ejercicio, y durante los días 1-4. Antes de la suplementación, no había ninguna diferencia significativa en la concentración en plasma de taurina entre los grupos (la Figura 2A). Antes del ejercicio y durante Días 1 y 4, la concentración plasma taurina en el grupo TAU y grupo COMB  fue considerablemente aumentada, comparado con el grupo PLCB y grupo BA (la Figura 2A). Ninguna diferencia significativa en las concentraciones  en plasma de BCAA total  y BCAAS individual (valina, leucina, o isoleucina) fueron observadas entre los grupos, en cualquier momento del estudio (2B-e de Figura).

Retraso en el inicio del dolor muscular después de ejercicio excéntrico

La figura 3A muestra los resultados de VAS en la evaluación subjetiva de DOMS. Los resultados de VAS en todos los grupos eran considerablemente más altos durante el Día 1 comparados con antes del ejercicio. Los resultados de VAS en el grupo BA y grupo COMB alcanzaron su punto máximo durante el Día 1, mientras que en el grupo PLCB y el grupo TAU alcanzaron su punto máximo durante el Día 2. Los resultados aumentados de VAS en todos los grupos declinó en el día 4. En el grupo de COMB, los resultados de VAS durante el Día 2 eran considerablemente inferiores que en el grupo PLCB.

Parámetros sanguíneos de daño muscular

La actividad de CK en el suero en los grupos PLCB, BA, y TAU era considerablemente más alto durante los días 3 y 4 comparado con antes del ejercicio (Figura 4A). En el grupo de COMB, hubo una diferencia significativa en la actividad CK comparada con antes de que el ejercicio fué encontrado sólo durante el Día 4. Diferencias estadísticamente significativas entre todos los grupos no fueron encontradas en ningún punto en todas partes del experimento debido a la gran discrepancia  entre individuos. La actividad LDH en el suero a partir del día 1 hasta el día 3 y el AUC era considerablemente inferior en el grupo COMB que en el grupo PLCB (Figura 4B). Asimismo la actividad de aldolasa en suero en el grupo de COMB era inferior que en otros grupos, y una diferencia significativa fue notada sólo antes del ejercicio y durante el Día 4 (Figura 4C). El AUC de aldolasa era considerablemente inferior en el grupo de COMB que en el grupo PLCB.





La figura 5 muestra los niveles de  8-OHdG en el suero antes del ejercicio y durante el Día 2. Antes del ejercicio, no había ninguna diferencia significativa en los niveles en suero de  8-OHdG entre cualquier grupo. Los niveles en suero de 8-OHdG en los grupos PLCB, BA, y TAU fueron considerablemente aumentados durante el Día 2, comparado con antes del ejercicio. Durante el Día 2, los niveles de 8-OHdG eran significativamente más bajos en el grupo COMB que en los grupos PLCB y  BA.





Además del estrés oxidativo, la inflamación intramuscular también ha sido considerada una causa posible de DOMS. Para atenuar el DOMS, es importante inhibir la respuesta aguda inflamatoria provocada por citokinas pro-inflamatorias liberadas por células inflamatorias después del ejercicio. En efecto, los leucocitos polimorfonucleares son activados después de inducir DOMS y daño muscular por ECC. Después de varias horas  del ejercicio, difunden neutrófilos rápidamente e invaden el músculo dañado. A partir de entonces, los neutrófilos dentro del músculo dañado son substituidos por macrófagos durante las 24 h siguientes y estos macrófagos producen citokinas pro-inflamatorias. Un estudio anterior divulgó que los BCAA disminuyen los niveles de citokinas  derivados de Th1(interferón- γ e interleukin-2) después del ejercicio de intensidad alta, incluyendo deportes como el triatlón y deportes de resistencia. Además, la taurina es un factor importante en la respuesta inflamatoria relacionada con los neutrófilos porque este limpia el ácido hipocloroso excretado por la activación de neutrófilos y se forma una sustancia menos tóxica que es la taurina-cloramina.

Por consiguiente, la producción de mediadores por-inflamatorios, como prostaglandinas E2 (PGE2), el óxido nítrico, y citokinas, de macrófagos y linfocitos es suprimida. En particular, PGE2 ha sido considerado un mediador crítico inflamatorio porque es producido por macrófagos, sensibilizando los  nociceptores aferentes del músculo, y es asociado con la producción de bradiquinina, que se sabe que es un sustrato para mediar el dolor del músculo. Aunque la taurina-cloramina y la PGE2 no fueran medidos en el estudio presente, especulamos que la taurina en sí puede suprimir la producción PGE2 en la cascada del ácido araquidónico vía fosfolipasa A2 y ciclooxigenasa 2, estas enzimas son activadas por aumento de los niveles de [Ca2 +] y el estrés oxidativo. Así, la taurina podría sinérgicamente realzar los efectos beneficiosos de los BCAA para reducir DOMS y el daño muscular mediante  una respuesta vía anti-inflamatoria/inmune. Sin embargo, esta hipótesis requiere verificación.

Conclusión

Este estudio confirmó que una combinación de 3.2 g BCAA y 2.0 g taurina, tres veces por día, dos semanas antes y tres días después del inicio del ejercicio, atenúa algunos marcadores subjetivos y objetivos de DOMS y de daño muscular inducido por ECC de intensidad alta, que no se produjo con el tratamiento de suplementacion de BCAA o taurina sola. Por lo tanto, la suplementacion combinada con BCAA y taurina puede ser una estrategia útil para atenuar DOMS y el daño muscular, y puede ayudar a motivar a principiantes para seguir un programa de ejercicio, además de ayudar a atletas competitivos a entrenarse a una intensidad más alta.

Combined effect of branched-chain amino acids and taurine supplementation on delayed onset muscle soreness and muscle damage in high-intensity eccentric exercise

Song-Gyu Ra^12†, Teruo Miyazaki^3†, Keisuke Ishikura⁴, Hisashi Nagayama⁵, Shoichi Komine¹, Yoshio Nakata⁶, Seiji Maeda⁷, Yasushi Matsuzaki⁸ and Hajime Ohmori^7*

Journal of the International Society of Sports Nutrition 2013, 10:51  doi:10.1186/1550-2783-10-51