CARBOHIDRATOS Y GLUCOPATÍAS 3ª PARTE
- PRODUCTOS FINALES DE GLICOSILACIÓN AVANZADA
- IMPACTO DE LA VELOCIDAD EN LA DIGESTIÓN Y ASIMILACIÓN DE CARBOHIDRATOS EN EL ORGANISMO HUMANO
Un número progresivamente creciente de evidencias científicas, sugiere que la ingesta de carbohidratos ejerce un impacto muy importante en la fisiología humana. Se reconoce que el tipo, la proporción y la cantidad de los carbohidratos presentes en la dieta, influye de manera determinante sobre el metabolismo energético de todas las células y tejidos del organismo humano. Se reconoce también que algunas clases de carbohidratos, sobre todo los refinados, aceleran el envejecimiento y generan procesos fisiopatológicos considerados como la causa común y subyacente de diversas enfermedades degenerativas, principalmente diabetes y sus complicaciones.
El índice glucémico (indicador que cuantifica la glucemia posprandial) que mide el volumen de glucosa en la sangre después de consumir alimentos, es determinado por la carga y la velocidad de la digestión y asimilación de los carbohidratos. La respuesta glucémica a los alimentos produce múltiples influencias sobre la manera en el cuerpo utilizará la glucosa y el grado de eficiencia del metabolismo energético durante las siguientes horas. El índice glucémico influye de manera determinante en múltiples variables del metabolismo de la glucosa, los lípidos y el energético.
Se han realizado diversos estudios científicos, clínicos y epidemiológicos que muestran la conveniencia de una dieta de bajo índice glucémico no solo para quienes tienen cierto grado de intolerancia a los carbohidratos (como los hipoglucémicos, diabéticos o personas con síndrome X), sino para todas las personas, sanas o enfermas.
Por ejemplo, un estudio mostró en voluntarios jóvenes diabéticos, que una dieta con bajo índice glucémico en comparación con una dieta de alto índice glucémico, redujo la fructosamina en el suero sanguíneo (indicador de la glucosilación de las proteínas), disminuyó la concentración de C-péptido en la orina de 24 horas (indicador de la secreción de insulina) y redujo el volumen de glucosa en la sangre durante 12 horas. (Jenkins at al., 1987).
En un grupo de 45 adolescentes con diabetes tipo I, se evaluó el control glucémico de glucemia y fructosamina sérica al inicio y al final del programa escolar Se demostró que un mejor control del volumen de glucosa en la sangre, mejora el aprendizaje teórico-práctico y que un control inadecuado deteriora el aprendizaje. (Pérez-Pastén E, Barrón UC, Cruz FR, Hermida GI. Rev Endocrinol Nutr 1995; 3(3): 37-42).
Reaven (1995) postuló que un grupo de defectos metabólicos relacionados al índice glucémico de los alimentos y la respuesta glucémica humana, que incluye a diabetes mellitus no insulinodependiente, obesidad, hiperlipidemia, hipertensión arterial y riesgo de c cardiopatía coronaria, denominado síndrome X, se encuentra presente en un segmento (subgrupo) importante de la población.
Un número cada vez mayor de artículos y ensayos científicos apoya el concepto de que el tipo de carbohidratos de los alimentos, la respuesta glucémica producida por estos, y la respuesta pancreática a los volúmenes de glucosa en la sangre después de las comidas, determina la evolución clínica de varias enfermedades humanas importantes (Cohen et al., 1990; Kiens y Ricter, 1996).
Se considera que la mayor susceptibilidad pancreática a los volúmenes de glucosa sanguínea es el natural resultado de la interacción entre una predisposición genéticamente determinada y el consumo de alimentos refinados, tratándose entonces por una anomalía metabólica originada por la dieta moderna. Según estudios epidemiológicos, esta anomalía se encuentra presente y segmentada en todas las poblaciones humanas, como resultado de sutiles y aleatorias modificaciones producidas en los genes que regulan la captación y utilización de la glucosa y determinan la magnitud en la que un individuo puede tolerar los carbohidratos alimentarios (Salas et al., 1998).
La biodisponibilidad y la tasa de absorción de carbohidratos alimentarios específicos, desempeña un papel fundamental en la utilización y disposición de la glucosa sanguínea, sobre todo en personas con patrones genéticos que aumentan el riesgo de intolerancia a los carbohidratos.
T. L Cleave, Denis Burkitt, McCarrison comprobaron que el factor alimentario de mayor influencia en la enfermedad moderna es el consumo de carbohidratos refinados. Uno de los mecanismos patológicos mediante el cual, los carbohidratos refinados de los alimentos industrializados que componen la dieta moderna, causa estragos en la salud y acelera el envejecimiento, es la glicosilación no enzimática de proteínas, fenómeno que da lugar a la formación de Productos Finales de Glucosilación Avanzada (AGEs).
GLUCOSILACIÓN
La glucosilación ocurre por ejemplo en las membranas basales, en la hemoglobina de los glóbulos rojos, en las enzimas, en las proteínas del cristalino de los ojos, en las fibras de colágeno y elastina del endotelio capilar y venosos, de las articulaciones, de la piel, el cabello y las uñas, destruyendo las células y obstruyendo la funcionalidad de todos los tejidos y órganos del cuerpo humano.
Los AGEs son las principales sustancias responsables de que los alimentos refinados de la dieta moderna aceleren el envejecimiento, causen enfermedades degenerativas y ocasionen complicaciones en los diabéticos.
Recientemente, el fenómeno de glucosilación no enzimática producida por los carbohidratos refinados, ha sido objeto de gran interés para comprender la etiología y progreso de la enfermedad cardiovascular y de las complicaciones diabéticas. (1)
La glucosilación no enzimática de proteínas se produce en menor o mayor cantidad, siempre que los volúmenes de glucosa en la sangre se elevan por enzima de lo normal, se inicia levemente cuando la glucosa excede los 100 miligramos por decilitro de sangre, (este fenómeno se iniciar aun cuando los hiperglicemia sea moderada y breve, como sucede siempre que se consumen carbohidratos refinados) se intensifica cuando el volumen de glucosa excede los 120 miligramos por decilitro de sangre y se acelera aun más cuando la hiperglicemia se hace crónica y sostenida. La glucosilación no enzimática de proteínas, es uno de los principales y más dañinos resultados patológicos de la ingesta de alimentos refinados. La típica dieta moderna aumenta y acelera la producción de AGEs, así como su acumulación en diversos tejidos donde ejercen sus efectos patológicos avejentándolos aceleradamente.
FORMACIÓN DE AGEs
Es importante tomar en cuenta que la formación de AGEs requiere la existencia de un medio oxidativo, por lo que este fenómeno se nombraría y describiría mejor, como glicoxidación de las proteínas.
La formación de especies reactivas de oxigeno podría ser un factor común para los principales mecanismos implicados en la generación de los efectos patológicos generados por la hiperglicemia crónica. (2)
Los AGEs pueden producirse por un fenómeno de autoxidación de los productos Amadori, una 1-amino-deoxyketosa producida por la reacción de los grupos e-amino de las proteínas glucosiladas (proteínas unidas a glucosa).
Mediante una combinación química conocida como reacción de Maillard, inicialmente se forma un compuesto inestable denominado Shiff, originando posteriormente, los productos de Amadori que finalmente se recombinan para formarAGEs.
Por otra parte, también a través de la vía oxidativa pueden originarse intermediarios dicarbonyl-AGE mediante una reacción de autoxidación de azucares metalcatalizados, glyoxal y arabinosa como intermediarios.
Existe, además, otros mecanismos no oxidativos para la formación de AGEs. Uno que involucra al dicarbonyl-metilglyoxal de la vía de la triosa fosfato, generada durante el proceso de glicólisis que da lugar a la formación de dicarbonyl-3-deoxiglucosona. (3, 4) Y otro que involucra al dicarbonil metilglyoxal de la vía de la triosa-fosfato formada durante la glicólisis y al dicarbonyl-3-deoxiglucosona. (3,4)
CLASIFICACIÓN DE LOS AGEs
Los AGEs constituyen una clase heterogénea de compuestos que pueden clasificarse en tres grupos principales.
Un primer grupo se caracteriza por su fluorescencia y posee estructuras entrelazadas tales como pentosidina, vesperlisina, dimero-glyoxal-lisina (GOLD) y dimero-metilglyoxal-lisina (MOLD). Un segundo grupo también fluorescente, carente de las estructuras entrelazadas se encuentra conformado por las imidazolonas. El tercer grupo incluye a las estructuras no fluorescentes, carentes de estructuras entrelazadas tales como la N-carboxymetil-lisina (CML), pirralina y N-carboxietil-lisina (CEL).
MECANISMOS DE ACCIÓN
Actualmente se conocen tres mecanismos mediante los cuales los AGEs son capaces de inducir efectos patológicos:
1. Mediante la alteración de estructura y función de las proteínas intracelulares. La formación de AGEs adentro de las células se da en forma mucho más rápida que en el medio extracelular. Este fenómeno es debido a que los productos del metabolismo intermedio de la glucosa tales como la glucosa-6-fosfato y el gliceraldehído-3-fosfato, aparte de otros, son mucho más reactivos que la glucosa misma (5). Este hecho podría explicar la alteración en la función de las proteínas de las células que no requieren insulina para la captación de la glucosa, tales como las del endotelio microvascular y las neuronas. (6)
2. Un segundo mecanismo esta dado por la interferencia de los AGEs en las interacciones matriz-matriz, matriz-célula y célula-célula, donde la glucosilación altera las propiedades funcionales de algunas moléculas constituyentes de la matriz extracelular. Una de las moléculas más estudiadas en este sentido es el colágeno. La glicosilación del colágeno tipo I y tipo IV provoca modificaciones en diversos sitios de su molécula, induciendo alteraciones funcionales y sus interacciones con otras moléculas de la matriz extracelular. (9, 10).
3. La tercera vía de acción de los AGEs se da a través de la inducción de modificaciones patológicas en la expresión genética.
Se han identificado receptores específicos para AGEs en algunas células denominados RAGE (Receptores para AGEs). Los primeros receptores específicos para AGEs fueron localizados en monocitos y macrófagos. Luego se encontraron también en células endoteliales (Galactina-3, 80K-H), pericitos (OST-48 oligosacaril-transferasa-48) y astrositos (MSR-A. Macrófago Scavenger Receptor-A).
La unión de AGEs a sus receptores estimula a los macrófagos a producir una serie de mediadores humorales tales como interleuquina-1, (interleucina) factor de necrosis tumoral-α, y factor estimulador de colonias granulocito-macrofago, mediante los cuales son capaces de estimular la síntesis de colágeno tipo IV (10) y la proliferación de células lisas y macrófagos. (11). La unión AGE-Receptor puede inducir cambios en la expresión genética, incluyendo alteraciones en latrombomodulina, factor tisular, y molécula de adhesión de las células vasculares.
El conjunto de eventos inducidos por los AGEs, generan alteraciones procoagulantes en la superficie endotelial, aumenta inflamación y la adhesividad de las células de las paredes vasculares.
En conclusión, la unión de AGE-Receptor parece ser responsable en gran medida de la hiperpermeabilidad que se sufre en la diabetes y otras enfermedades.
Se ha detectado también que la unión de los AGEs a sus receptores parecen incrementar la generación de radicales libres, especialmente la superficie endotelial. La Especies Reactivas de Oxigeno, activarían al factor de transcripción para radicales libres NF-Kappa B, un regulador pleiotrópico de genes implicados en la respuesta a la injuria endotelial.
Por otra parte, se ha encontrado en experimentación In Vitro con bacterias y animales, que la formación de AGEs a nivel intracelular, puede de por si, afectar la función del DNA y causar mutaciones en el código genético y transcripciones defectuosas.
A través de estos mecanismos descritos, los AGEs participan en la génesis no solo de las complicaciones diabéticas, sino de todas las enfermedades cuya etiología subyacente implica isquemia e hipoxia por alteraciones de la reología sanguínea y del endotelio vascular, así como de la permeabilidad de las membranas celulares, del código y la expresión genética, patologías tales como ateroesclerosis, cardiopatías, cáncer y mal de Alzheimer. En los diabéticos participan en la génesis de sus complicaciones, jugando un papel central en la neuropatía, nefropatía, y retinopatía diabética.
La producción de AGEs ha demostrado ser uno de los mecanismos más importantes mediante el cual los alimentos refinados, constituyentes principales del la dieta moderna, ejercen sus nocivos efectos tóxicos causantes de de las enfermedades de la civilización industrial y aceleradores del envejecimiento.
Bibliografía
1.- Pablo Olmos C. Proteínas glicosiladas en la fisiopatología de la nefropatía diabética. Boletín de la Esc. de Medicina, Pontificia Universidad Católica de Chile. Vol 27 Nº1,52-55,1998.
2.- Nishikawa T, Edelstein D, Brownlee M.The missing link: a single unifying mechanism for diabetic complications. Kidney Int;58 Suppl 77:S26-30, 2000.
3.- Horie K, Miyata T, Maeda K et al. Inmunohistochemical colocalization of glicoxidation products and lipid peroxidation products in diabetic renal glomerular lesions.J Clin Invest 100:2995-3004,1997.
4.- Hammes HP, Alt A, Niwa T, Clausen JT, Bretzel RG, Brownlee M,Differential accumulation of advanced glycation end products in the course of retinopathy.Diabetología 42(6):728-36,1999.
5.- Giardino I, Edelstein D, Brownlee M. Nonenzymatic glycosylation in vitro and in bovine endothelial cells alters basic fibroblast growth factor activity. J Clin Invest 94:110-117,1994.
6.- Michael Brownlee. Negative Cosequences of Glycation. Metabolism,49:2;Suppl 1.Feb 2000.
7.- Monboisse JC, Rittie L, Lamfarraj H, Garnotel R, Gillery P. In vitro glycoxidation alters the interactions between collagens and human polymorphonuclear leucocytes. Biochem J. 2000 Sep 15;350(Pt 3):777-783.
8.- Haitoglou CS, Tsilibary EC, Brownlee M. et al . Altered cellular interactions between endothelial cells and nonenzimatically glycosylated laminin/type IV collagen. J Biol Chem 267:12404-12407,1992.
9.- Paul R G and Bailey. Glycation of collagen: the basis of its central role in the late complications of ageing in diabetes. Int J. Biochem.Cell. Biol 28,1927-1310,1996.
10.- Vlassara H, Brownlee M,Monogue K, et al.Cachectin/TNF and IL-1 induced by glucose –modified proteins:Role in normal tissue remodeling .Science 240:1546-1548,1998.
11.- Yui S, Sasaki T, Araki N, et al . Induction of macrophage growth by advanced glycation end products of the Maillard reaction. J Inmunol 152:1943-1949,1994.
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Última modificación: 19 de Diciembre de 2012
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