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

 

El papel de Stearoyl-CoA desaturase-1 en el metabolismo y en la función del músculo esquelético

Stearoyl-CoA desaturase-1 (SCD1) convierte ácidos grasos saturados (SFA) en ácidos grasos monoinsaturados y es necesaria para que el metabolismo del hígado, el tejido adiposo, y de los lípidos del músculo esquelético sea correcto. Mientras hay una gran cantidad de información en cuanto a la expresión SCD1 en el hígado, la investigación sobre su efecto en el músculo esquelético es escasa. Además, la mayoría de información sobre su papel es sacada de ratones knockout global, que son conocidos por ser hipermetabólicos y capaces de acumular el sustrato SCD1'S, SFA. Ahora se sabe que la expresión SCD1 es importante en la regulación de la fluidez bicapa la lipídica, el aumento de la formación de triglicéridos, y permitiendo lipogénesis y puede proteger contra lipotoxicidad inducida por SFA. El ejercicio a demostrado que puede aumentar la expresión SCD1, que puede contribuir a un aumento de triglicéridos intramuscular a expensas de diacilglicéridos y ácidos grasos.

Stearoyl-CoA desaturase-1 (SCD1) es una enzima del retículo endoplasmático que contiene hierro microsomal, esta enzima es necesaria para la formación endógena de ácidos grasos monoinsaturados  (MUFA) a partir de ácidos grasos saturados  (SFA). SCD1 convierte SFA a MUFA por incorporación de un doble enlace entre los carbonos 9 y 10 de los ácidos grasos de cadena larga acyl-CoAs, principalmente en Stearoyl-CoA (18:0) o Palmitoyl-CoA (16:0), para generar Oleoyl-CoA (18:1n9) o Palmitoleoyl-CoA (16:1n9), respectivamente (16). La reacción de desaturación requiere NADH/NAD +, citocromo b6, citocromo b6 reductasa, y el oxígeno.

SCD1 es una enzima limitante que es esencial para la conversión de SFA endógenos y exógenos en MUFA encontrada en los mamíferos. Hay dos isoformas identificadas en humanos (SCD1 y SCD5).  La isoforma SCD1 es sumamente  expresada en el músculo esquelético y parece influir en la composición ácidos grasos, en la esterificación de lípidos, lipogenesis, y ßeta-oxidación, todo lo cual indirectamente influye en la respuesta de la glucosa y la señalización de insulina. Sin embargo, la mayoría de investigaciones que implica SCD1 se han enfocado mucho más en la expresión hepática SCD1 y no la expresión en el músculo.

El Índice de desaturación y la Composición ácidos grasos como Indicadores Indirectos para la Expresión SCD1 en el Músculo  Esquelético

Mientras hay una escasez de datos que exclusivamente enfoca la expresión SCD1 en el músculo, se pueden hacer inferencias sobre la expresión SCD1 sobre el músculo (Tabla1), evaluando ciertos sustitutos de los marcadores actuales. Estas inferencias sobre la expresión de SCD1 incluyen el análisis de composición ácidos grasos y el índice de desaturación (DI) en entrenados por ejercicio contra grupos sedentarios y poblaciones delgadas y obesas.

La Composición del Cuerpo y el Nivel de Actividad Cambian la Expresión SCD1 en Músculo Esquelético

Diferencias han sido observadas cuando la expresión SCD1 en el músculo de grupos delgados y obesos han sido evaluadas.  La expresión SCD1 ha mostrado ser elevada en el sujeto humano obeso. El aumento de la expresión SCD1  fue correlacionado con cambios de la composición ácidos grasos de glicerolípidos con aumento oleico y disminución del ácido palmítico (16:0) y el ácido esteárico (18:0) en sujetos flacos. DI (16:1/16:0 y 18:1/18:0) era también más alto en el grupo de obesos comparado con el grupo de delgados. De modo interesante, la expresión aumentada de SCD1 en sujetos obesos estaba correlacionada con disminución de la ßeta-oxidación.

Un sólo de ejercicio aeróbico ha sido demostrado que es capaz de aumentar las concentraciones de proteína del músculo esquelético de SCD1 en el sujeto humano. El ejercicio crónico aeróbico influye en los niveles de proteína SCD1 en las personas. Un estudio que implica a atletas entrenados de resistencia y sujetos delgados sedentarios y obesos sedentarios fue conducido para evaluar diferencias del contenido en proteína SCD1.

La expresión de la proteína SCD1 era considerablemente más alto en atletas comparados con ambos grupos sedentarios. Pruebas también han manifestado que los atletas de resistencia han aumentado triglicéridos intramusculares (IMTG) y el ejercicio aumenta tanto la ß -oxidación como la lipogénesis dentro del músculo.

El papel de SCD1 en la Señalización de la Insulina y la Sensibilidad dentro del Músculo Esquelético

La SCD1de ratones knockout global (gKO) ha demostrado aumentos marcados en la señalización de la insulina en el tejido del hígado, adiposo, y el músculo. Los ratones gKO son ratones genéticamente son modificados para carecer de la expresión SCD1 en todos los tejidos. Rahman. et al. encontraron un aumentó en la activación  glucógeno sintasa y la glucógeno fosforilasa, aumentó el contenido de GLUT4, y elevación en el receptor de insulina. Estos ratones también expusieron un aumento significativo de la activación (AMPK). Además, SCD1en ratones gKO  muestran un aumento dramático de termogénesis, ß-oxidación, y la sensibilidad de insulina en el músculo esquelético y en otros tejidos.


SCD1 y Lipotoxicidad en el Músculo Esquelético

SFA puede causar stress celular e inflamación por varios mecanismos diferentes. SCD1 puede reducir la señalización proinflamatoria por aumento de la conversión SFA en MUFA.





 

 

 

 

 

Es generalmente aceptado que SFA, en particular el ácido palmítico y el ácido esteárico, es considerado lipotóxico en células y promueve la resistencia de insulina. El resultado de la lipotoxicidad puede provocar stress en el retículo endoplasmático (ER) y además inflamaci

 

ón, que es causada por la expresión citokinas. Los SFA de cadena larga  activan el receptor (TLR4), que también causa la stress en el ER y una respuesta proinflamatoria. Sin embargo, la capacidad de ácido palmítico para inducir la resistencia de la insulina era notablemente inferior cuando TLR4 fue inhibido en rata.

La alta expresión SCD1 puede ser beneficiosa con respecto a reducir SFA que puede activar TLR4. Mientras lo han mostrado que el aumentó de la expresión de SCD1 en células de músculo esquelético expuestas al ácido palmítico, lo rescata de la lipotoxicidad y la resistencia a la insulina por reducción de la inflamación y del stress del ER. Futuros estudios deberían ser conducidos para determinar si la expresión SCD1 puede reducir la activación TLR4 en el músculo esquelético.

Ácidos Grasos y Balance energético Influyen sobre la Expresión de SCD1en el Músculo Esquelético

A diferencia de la obesidad o el ejercicio, los ácidos grasos poliinsaturados  (PUFA) disminuyen la expresión SCD1 en el músculo esquelético. Un estudio conducido por Sotavento et al. (37) divulgó que mRNA SCD1 estaba  aumentado con una dieta alta en SFA y disminuido con dieta alta en PUFA. MUFA aparece disminuir la expresión SCD1 in vitro, aunque los resultados de cultivos celulares y en experimentos in vivo no sean concluyentes. Estas pruebas pueden indicar que la expresión SCD1 puede ser afectada por la presencia de MUFA y PUFAS y puede ser inhibida mediante feedback.

Papel del SCD1 en la Oxidación de Ácidos Grasos del Músculo Esquelético , Lipogénesis, y Esterificación

En atletas de resistencia se ha visto una alta expresión SCD1 y el contenido de IMTG, y elevación de la expresión de SCD1 puede promover un aumento de MUFA en el contenido de IMTG y la fluidez de membrana de la célula. No sea entendido  completamente por qué aumentó los niveles de SCD1 en individuos obesos correlacionados positivamente con la resistencia a la insulina mientras que la alta expresión SCD1 en atletas es asociada con la sensibilidad de insulina. Esto parcialmente podría ser atribuido a una disminución de la  ß-oxidación dentro del músculo esquelético como consecuencia de la obesidad, mientras que entrenamiento aeróbico en atletas demostró aumentó de la ß-oxidación.

El aumento de la ß-oxidación con la actividad física provocada en parte por un aumento de la activación del AMPK, que conduce a un aumento de la expresión de SCD1.






Los datos de ratones gKO SCD1  han mostrado aumentos de la activación de AMPK en fibras musculares oxidativas de tipo I , pero no fibras musculares de tipo II glucolíticas. Los investigadores especularon que el aumentó de la activación de AMPK en las fibras oxidativas puede inducir la ß-oxidación de ácidos grasos en ratones gKO SCD1. Un aumento de la carnitine palmitoyltransferase-1 (CPT-1) fue observado en las fibras oxidativas del tipo I en ratones gKO SCD1. Además, se ha visto que el consumo de O2 esta crónicamente elevado durante el ayuno y la alimentación en ratones gKO SCD1, que significa que el gasto de energía es más alto y pueden indicar una oxidación de ácidos grasos en estos animales. No sólo esta la ß-oxidación aumentada sino que la lipogénesis parece estar reducida también en ratones gKO SCD1.

En humanos, el ejercicio agudo aumentó SCD1 y aumentó la síntesis IMTG bajando DAG y reduciendo la inflamación. El aumento de la producción de MUFA parece aumentar la formación de TG y puede disminuir la  lipotoxicidad y mejorar la señalización de la insulina.

La Expresión de SCD1 Regula la Síntesis de Ceramidas en el Músculo Esquelético

SCD1 puede tener un efecto fuerte sobre la composición ácidos grasos dentro del músculo esquelético. El aumento de la expresión SCD1  no sólo es beneficioso para la conversión de SFA en MUFA, también puede disminuir la acumulación ceramidas. De la síntesis novo  de ceramidas en los humanos está regulado por seis ceramidas sintasas. En el músculo esquelético, la ceramida synthase-1, que sintetiza ceramidas con Stearoyl-CoA, es la forma predominante de ceramida sintasa. Otras sintasas sintetizan ceramidas con Palmitoyl-CoA que está también dentro del músculo esquelético. La alta actividad SCD1 reduce el flujo de SFA hacia la ceramida sintasa, convirtiéndolos (SFA) en MUFA.

A la inversa, disminuyendo la actividad SCD1 permite la acumulación de MUFA, causando un aumento de las vías de síntesis de ceramidas y la acumulación ceramidas en el tejido del músculo.



Table 2.

Los efectos de la composición de ácidos grasos en la expresión de SCD1 en el músculo esquelético

Organism/Model	SCD1 Expression	Skeletal Muscle Fatty Acid Composition	Pertinent Findings from Study
Obese and lean human females (29)	Higher in obese than in lean subjects	Obese had higher oleic acid, lower palmitic acid, and lower stearic acid than lean subjects	Fivefold higher fasting insulin levels in obese than in lean subjects
Healthy males with impaired glucose tolerance on rosiglitazone therapy for eight weeks (41)	Increased posttherapy	Reduction in stearic acid and increases in palmitoleate acid, oleic acid, and vaccenic acid	Decreased glucose and insulin during oral glucose tolerance testing
Healthy human males consuming a high-fructose diet for four weeks (35)	Increased postdiet	No change in intramyocellular lipids	Decrease in skeletal muscle GLUT4 and increase in fasting plasma glucose, leptin, TG, and VLDL-TG, but no change in insulin-mediated glucose disposal
Healthy premenopausal humans engaging in one bout of exercise (70)	Increased after one bout of exercise	Increase in TG, decrease in DAG, and decrease in ceramides	Decrease in inflammatory pathways and increased insulin sensitivity and fatty acid oxidation
Male athletes and sedentary men (4)	Higher in athletes	Higher total TG but lower saturated DAG in athletes	Twofold higher insulin sensitivity in athletes
Human athletes, sedentary normal-weight humans, and sedentary obese humans (3)	SCD1 highest in athletes	Ceramides were highest in the sedentary obese group, while DAG was highest in athletes, and TG were highest in both athletes and sedentary obese	Peripheral insulin sensitivity highest in athletes, followed by lean sedentary, then sedentary obese, and mitochondrial volume density was highest in athletes
Male Zucker diabetic fatty rats and male lean Zucker rats (84)	Higher in Zucker diabetic fatty rats than in lean Zucker rats	Zucker diabetic fatty rats had higher palmitoleoyl-CoA than lean Zucker rats	Zucker diabetic fatty rats displayed hyperinsulinemia, hyperglycemia, hypertriglyceridemia, hyperleptinemia, and elevated Hb A1c levels.
Male Sprague-Dawley rats fed an eight-week high-SFA diet, high-PUFA diet, or control diet for eight weeks (37)	Highest in high-SFA diet	TG (total and percent unsaturated fatty acids) were highest in high-PUFA diet, while total DAG and percent saturated fatty acids within TG were highest in high-SFA diet	Compared to control diet, high-SFA diet decreased glucose tolerance, while high-PUFA diet increased insulin sensitivity
Male Wistar rats performing a six-week treadmill program compared to sedentary controls (18)	Increased in soleus in exercise-trained rats but remained unchanged in EDL	FFA, DAG, and TG increased in soleus of exercise-trained rats but remained unchanged in EDL	PPARγ, PPARδ, acetyl-CoA carboxylase, fatty acid synthase, GPAT, and DGAT all increased in the soleus of exercise trained rats

• DAG, diacylglycerol; TG, triglyceride; SFA, saturated fatty acid; PPAR, peroxisome proliferator-activated receptor; GPAT, glycerol-3-phosphate acyltransferase; DGAT, acyl-CoA:diaclyglycerol acyltransferase.

Se ha demostrado que la síntesis de ceramidas en el músculo esquelético humano por la exposición a ácido palmítico puede provocar resistencia a la insulina. Un estudio que implica a atletas delgados, sujetos sedentarios delgados y participantes obesos donde se analizó la composición de ácidos grasos, se descubrió que el total, de ceramidas saturadas e insaturadas que fueron encontradas dentro del músculo esquelético, fueron considerablemente más altas en el grupo obesos que en el grupo de delgados y atletas. Además, los niveles de SCD1  en el estudio mostraron una relación positiva con la sensibilidad de la insulina, mientras que fueron observadas correlaciones negativas  con el total, de ceramidas saturadas e insaturadas. Un descubrimiento sorprendente del estudio consistió en que el DAG, que, como se piensa, promueve la resistencia de la insulina del músculo esquelético, era más alto en los atletas que en el grupo de sedentarios delgados y obesos, los investigadores principales del estudio para asumir que la paradoja " del atleta " puede ser aún más complicada que al principio se esperada (p. ej., no exclusivamente restringida a TG)

El contenido total de DAG no puede ser perjudicial en sí mismo, pero en cambio ciertas especies de DAG pueden ser lipotóxicas. En un estudio in vitro que se usan miocitos de ratón expuesto a SFA, demostraron que la acumulación ceramidas, y no la acumulación DAG , perjudicada las vías señalizadoras de la insulina.

Role of stearoyl-CoA desaturase-1 in skeletal muscle function and metabolism

Alexis D. Stamatikos , Chad M. Paton

American Journal of Physiology - Endocrinology and MetabolismPublished 1 October 2013Vol. 305no. E767-E775DOI: 10.1152/ajpendo.00268.2013