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EFECTO DE LA CALIDAD PROTEICA DE LA DIETA EN EL
METABOLISMO, LA DEPRESIÓN, LA ANSIEDAD Y SU RELACIÓN CON LA
CONDUCTA ALIMENTARIA EN RATAS
E. Alvarez*, E. Horjales**, P. de Gortari*, P. Joseph-Bravo**
*Laboratorio de Neurofisiología Molecular. Instituto Nacional de Psiquiatrìa “Ramón
de la Fuente Muñíz” Calzada México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo Huipulco,
Del. Tlalpan, C.P. 14370, México, D.F, [email protected]
**Instituto de Biotecnología UNAM, Cuernavaca, Mor., México.
RESUMEN
Una gran cantidad de mexicanos consumen poca proteína animal y mucha tortilla. La tortilla es alta en
carbohidratos y su proteína, deficiente en lisina y triptófano. El efecto de la calidad proteica de la dieta en
la conducta alimentaria, depresión (prueba Porsolt) y ansiedad (enterramiento defensivo) se estudió en
ratas Wistar (20 machos, 20 hembras) alimentadas con: Chow ad libitum [Control]; isocalórico al
control: 30 % Chow complementado con tortilla [ISO]; 30% Chow, tortilla ad libitum [TAL]. Se pesó el
tejido adiposo blanco (WAT), pardo (BAT) y determinaron las concentraciones de hormonas tiroideas,
tirotropina, corticosterona y leptina a las 7 y 17 semanas.
Hembras del grupo ISO mostraron hipotiroidismo a las 7 semanas, normalizándose a las 17. Los TAL
ingirieron más tortillas que chow, aumentando el consumo calórico y la proporción de hidratos de
carbono, incrementando WAT, BAT, leptina y, tiempo de nado en Porsolt (menor depresión). El consumo
de Kcal/Kg de peso fue mayor en hembras las cuales presentaron menos ansiedad. Conclusiones: una
dieta limitada en triptófano (Trp) promueve un consumo de energía superior a los requerimientos
calóricos. El exceso de ingestión voluntaria incrementó el contenido de hidratos de carbono lo cual,
aumenta la disponibilidad de Trp para la síntesis de serotonina1, neurotransmisor cuya carencia promueve
depresión y ansiedad.
INTRODUCCIÓN
Actualmente la obesidad es uno de los problemas más importantes de salud pública. Coexistiendo
paradójicamente con la desnutrición, una epidemia de sobrepeso y obesidad crece y afecta a la mayor
parte del mundo. Según datos de la OMS (2001), en 1995 el estimado de 200 millones de adultos obesos
a escala mundial se incrementó para el año 2000 hasta 300 millones. Contrario a lo que se pensaba, la
epidemia de obesidad no se restringe a sociedades industrializadas; en países en vías de desarrollo existe
un estimado de 115 millones de personas que sufren de obesidad y padecen de sus complicaciones (1).
Específicamente en nuestro país, al comparar los datos de la Primera (1988) y Segunda (1999) Encuesta
Nacional de Nutrición, se observa una mejoría en la prevalencia de los indicadores antropométricos
sugestivos de desnutrición pero también un aumento en la de sobrepeso y obesidad, trastornos que se han
convertido en una epidemia nacional; entre 1988 y 1999 la prevalencia de sobrepeso se incrementó en
alrededor de 50% y la de obesidad en más de tres veces (2).
El sobrepeso y la obesidad son el resultado de la interacción de diversos factores, incluyendo genéticos,
metabólicos, ambientales y conductuales. La rapidez con la que ha aumentado la obesidad sugiere que son
las influencias ambientales y el comportamiento de los individuos, en lugar de los cambios biológicos, los
catalizadores de la epidemia (3). El incremento en el consumo de energía y la disminución en el gasto, o
una combinación de ambos, lleva a un balance positivo de energía y un aumento importante de peso en la
población. El balance de energía está modulado por diferentes vías que involucran centros del apetito en
el hipotálamo y el tallo cerebral, así como señales hormonales del estado energético liberadas por órganos
periféricos (4,5). El entendimiento de la regulación del apetito mejorarán el conocimiento de la etiología
de la obesidad.
El incremento en la prevalencia de obesidad en los habitantes de comunidades rurales (6), parece no estar
relacionado a un exceso en el consumo de grasas; la dieta es adecuada en cuanto al consumo de proteínas,
sin embargo, suele contener una cantidad excesiva de hidratos de carbono por el elevado consumo de
tortilla (7). La tortilla es un alimento esencial en la dieta mexicana, sobre todo en comunidades indígenas.
México, con una población de más de 95 millones de habitantes, es el país que tiene el consumo per
cápita de maíz más grande del mundo. La tortilla y productos afines (i.e., atole, tamales, etc) son los
alimentos más consumidos por la población, sobre todo la de nivel socioeconómico bajo. De hecho las
tortillas proveen un 50% de las proteínas y un 70% de las calorías que consumen diariamente habitantes
de áreas rurales (8).
El maíz es deficiente en lisina (Lys) y triptófano (Trp). Cuando existe una disminución en los
aminoácidos séricos, el organismo tiende a obtenerlos de la degradación de tejidos corporales, induciendo
un retardo en el crecimiento en animales jóvenes, y una pérdida de proteína corporal en adultos. La
importancia del triptófano debe también ser considerada en relación a su función específica como
precursor de serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) (9), neurotransmisor que tiene un papel importante
como neuromediador involucrado en la regulación central de la ingestión alimentaria, el estado de ánimo,
la ansiedad, depresión, agresión y el sueño (10). En lo que se refiere a la lisina, la fortificación de la dieta
con este aminoácido, en una comunidad africana, provocó una reducción de la ansiedad (11). Es posible
que la lisina actúe como antagonista de los receptores a serotonina 5-HT4, los cuales se localizan
principalmente en el tracto gastrointestinal y en el sistema límbico y juegan un papel específico a favor
del estrés mediante el aumento de respuestas conductuales y gastrointestinales al estrés, como la diarrea y
la ansiedad. La lisina administrada de manera crónica actúa como tranquilizante vía los receptores de
benzodiacepinas (12). Así, la deficiencia de triptófano en la dieta provoca depresión (10), mientras que
una ingestión insuficiente de lisina provoca un aumento en la ansiedad y estrés (11). Ambos efectos
mediados por un metabolismo alterado de la serotonina.
La concentración de los neurotransmisores depende de la disponibilidad de sus precursores. Por ejemplo,
la síntesis de serotonina (5-HT) está directamente relacionada con la ingestión de triptófano (Trp) (13).
En condiciones experimentales, utilizando el maíz como única fuente de proteína, se observa una
disminución en la síntesis, recaptura y degradación de serotonina, principalmente en el cerebelo y tallo
cerebral de la rata (14). La disminución de Trp repercute directamente en la concentración de 5-HT y
actividad serotoninérgica cerebrales (10,15).
Por otro lado, la concentración cerebral de serotonina va a depender también de la disponibilidad de Ltriptófano (Trp) y de los otros aminoácidos neutros de cadena larga (LNAAs): tirosina (Tyr), fenilalanina
(Phe), leucina (Leu), isoleucina (Ile), valina (Val) y metionina (Met), los cuales compiten con el Trp por
el transporte a través de la barrera hematoencefálica. Debido a que los hidratos de carbono y proteínas de
la dieta afectan las concentraciones plasmáticas de Trp y de los otros LNAAs, estos macronutrimentos
también afectan las concentraciones de serotonina cerebrales y por consiguiente, la liberación y síntesis
de serotonina (16). Los hidratos de carbono (CHOS) en la dieta causan una liberación de insulina que
disminuye la concentración sanguínea de los aminoácidos de cadena ramificada, al incrementar su
transporte celular a excepción del Trp plasmático facilitando así su entrada al cerebro. En contraste, las
proteínas disminuyen la tasa plasmática de Trp, pues contribuyen con una menor cantidad de Trp a la
circulación que de los otros LNAAs. Los cambios en la serotonina cerebral causados por estos
macronutrimentos han sido propuestos como la base de la “ansiedad por hidratos de carbono” (en inglés
“carbohydrate craving”) observada en desórdenes caracterizados por síntomas afectivos y en el apetito,
como la depresión estacional, el síndrome premenstrual y la obesidad asociada al consumo de alimentos
ricos en hidratos carbono.
La selección de alimentos puede ser resultado de factores culturales o de las características sensoriales de
los mismos, sin embargo, al parecer el determinante de la selección es de origen metabólico (17). Se ha
demostrado que los animales seleccionan una dieta que cubra sus requerimientos de acuerdo a su etapa de
crecimiento cuando se les da la opción de elegir entre dos dietas que difieren en su contenido de proteína
(18). Los animales son capaces de detectar cambios metabólicos provocados por deficiencia de
aminoácidos (como Trp y Lys) y actuar en consecuencia modificando su patrón de alimentación. Si una
rata recibe antes de su comida (en la cual puede decidir entre dietas con diferente contenido de CHOS y
proteína), un alimento basado en CHOS o una droga que facilite la neurotransmisión serotoninérgica,
modificará rápidamente la selección de comida, disminuyendo selectivamente su ingestión de hidratos de
carbono. Estas observaciones apoyan la hipótesis de que las neuronas serotoninérgicas tienen la habilidad
de modular la liberación de 5-HT en respuesta a cambios en los aa séricos inducidos por alimentos,
permitiendo que estas neuronas actúen como “sensores” de los mecanismos cerebrales que gobiernan la
selección de alimentos (19).
En este estudio se investigó la relación entre la calidad de la proteína ingerida en la dieta con una
conducta alimentaria encaminada a cubrir el déficit de proteínas consumiendo como alimento alternativo
la tortilla que es deficiente en los aminoácidos (aa) triptófano y lisina, pero que puede aportar una
proporción mayor de hidratos de carbono con respecto a los aa mencionados y elevar la disponibilidad de
Trp para la síntesis de serotonina (5-HT) cerebral, responsable de una sensación de bienestar
generalizado; esto quedaría demostrado por alteraciones en conductas dependientes del contenido de 5HT cerebral
OBJETIVOS
El objetivo principal fue definir el efecto de la calidad y cantidad de proteína en la dieta en conductas de
depresión, ansiedad, conducta alimentaria y metabolismo de la rata.
HIPÓTESIS
Si las ratas son sometidas a una dieta a base de tortillas (deficiente en Trp y Lys), entonces ingerirán una
mayor cantidad de alimento elevando la proporción de hidratos de carbono en la dieta para compensar la
deficiencia de estos aminoácidos, y al aumentar la relación Trp:CHOS y corregir la deficiencia de Lys
presentarán menores parámetros indicativos de depresión y ansiedad que los animales que no compensan
tal deficiencia, con un consiguiente aumento de peso.
METODOLOGÍA
El estudio se llevó a cabo en el Laboratorio de Neurofisiología Molecular del Instituto Nacional de
Psiquiatría. Se utilizaron 40 ratas Wistar (20 machos y 20 hembras) de 1 mes de edad (100-135g). Se
mantuvieron en cajas individuales en un ciclo regular de luz-oscuridad de 12 + 12 horas (7:00-19:00 h) a
una temperatura de 24  1 °C. Se dividieron en 3 grupos: control (n=12, 6 Machos y 6 Hembras):
alimentado a base de Purina Chow 5001 ad libitum con 23% de proteína. Isocalórico ISO (n=14, 7M y
7H): alimentado isocalórico al consumo del grupo control con 8% de proteína de Purina Chow 5001 más
tortilla de maíz hasta cubrir el consumo del grupo control. Tortilla ad libitum TAL (n=14, 7M y 7H):
alimentado con 8% de proteína de Chow 5001, y acceso ad libitum a tortilla de maíz. El experimento tuvo
una duración de 17 semanas. Los animales fueron alimentados diariamente 2 horas antes de comenzar el
ciclo nocturno. Se cuantificó el consumo diario de alimento y se pesó a los animales cada semana. A las 7
semanas se realizó la prueba de nado forzado o Porsolt (depresiòn), después de la cual se sacrificaron 3
animales por grupo. En la semana 15 se realizaron las pruebas de locomoción y de enterramiento
defensivo (ansiedad). En la sem 17, se sacrificó al resto de los animales por decapitación, se extrajo y
pesó el tejido adiposo blanco, pardo y glándulas adrenales. Se extrajo la sangre troncal y se obtuvo el
suero para determinación de hormonas tiroideas (T 3 y T4 totales), tirotropina (TSH) y corticosterona por
radioinmunoensayo (RIA) y leptina por la técnica de inmunoensayo de enzimas (ELISA). Se obtuvo la
media y error estándar de la media. Se analizaron los resultados por análisis de varianza de dos vías y la
prueba pos-hoc de Fisher, (p<0.05).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
No hubo diferencia significativa en el peso de los distintos grupos experimentales de machos o hembras a
lo largo del experimento. Los machos aumentaron 196% del peso incial a la semana 17 y las hembras
100%.
El grupo TAL presentó una tendencia a reducir su consumo de chow y aumentar el de tortilla en ambos
sexos. Los machos del grupo TAL a las 7 sem, consumían el 80% del chow ofrecido y a las 17 sem sólo
el 48%. A las 7 semanas, los machos del grupo TAL redujeron un 19.5% en chow y 53.1% a la 17va
semana, aumentando a 60.6 y 67.3% el consumo de tortilla respectivamente, vs ISO.
Las hembras disminuyeron más el consumo de chow vs ISO de 49.2% en la semana 7 a 87.1% en la
semana 17, aumentando el consumo de tortillas en 67.3% y 97.5% más que ISO a las 7 y 17 semanas
respectivamente. El aumento en el consumo de tortillas repercutió en un aumento en el total de calorías
consumidas por los grupos TAL (Fig.1) Machos y hembras TAL consumieron una proporción 15% y
30% mayor de Kcal/Kg al final del experimento.
Consumo de Kcal y Kcal/Kg peso
Control
Isocal
Tort ad lib
400
Kcal
*#
*#
300
*#
200
100
#
*
#
*
*
#
*
#
*#
0
Kcal
Kcal/Kg
Semana 7
Kcal
Kcal/Kg
Semana 17
Kcal
Kcal/Kg
Kcal
Semana 7
MACHOS
Kcal/Kg
Semana 17
HEMBRAS
Fig. 1. Consumo de energía a las 7 y 17 semanas en machos y hembras. Se cuantificó el consumo diario de alimento, valores
expresados Kcal y Kcal/Kg (media ± EEM). Análisis ANOVA, se usó la prueba pos-hoc de Fisher (sem 7:n=7; sem 17:n=4),
*p<0.05 vs control, #p<0.05 vs ISO.
Este aumento en el consumo de Kcal/Kg se tradujo en un aumento en el peso del tejido adiposo blanco
(WAT) y pardo (BAT) del grupo TAL (Fig.2).
WAT/Kg y BAT/Kg (Machos y Hembras, 17 sem)
g/Kg peso
14
12
10
8
6
4
2
0
Machos
BAT/Kg
Hembras
Machos
WAT/Kg
Hembras
Fig.2. Peso del tejido adiposo blanco epididimal (WAT) e interescapular (BAT) de machos y hembras sacrificados en la semana 17.
Valores expresados en g/Kg peso (media ± EEM). Análisis ANOVA, se usó la prueba pos-hoc de Fisher (n=4), *p<0.05 vs control,
#p<0.05 vs ISO.
Los animales del grupo TAL consumieron una mayor proporción de hidratos de carbono provenientes de
la tortilla, prefiriendo ésta última sobre el chow, esto aumentó la relación de CHOS:Trp en la dieta de este
grupo vs control e ISO. Lo anterior apoya la idea de que no sólo se busca la cantidad de proteínas que
cubra los requierimientos, sino una proporción entre CHO’s y aminoácidos esenciales que aumente la
disponibilidad de Trp para la síntesis de 5-HT, neurotransmisor involucrado en la saciedad y, en
conductas de ansiedad y de depresión.
El eje tiriodeo se afectó por el tipo de dieta: Machos del grupo TAL presentaron diminución de T 3 a las
17 vs las 7 semanas, lo cual provocó una elevación de TSH y un aumento de 10% en el peso y en el
depósito de grasa en esa semana. En hembras ISO se observó una reducción de T 3 a las 7 semanas,
normalizándose a las 17, quizá debido al aumento en el contenido de leptina sérica, hormona que activa el
eje tiroideo (20); el grupo TAL a las 17 semanas presentó una bajada de TSH con un consiguiente
aumento del 10% del peso vs el control.
En las pruebas de conducta que permitieron evaluar de manera indirecta la actividad serotoninérgica de
las ratas, los machos de los grupos ISO y TAL, y hembras del grupo TAL, presentaron mayor conducta de
nado en la prueba de Porsolt, al igual que en estudios que evalúan el efecto de fármacos promotores de la
transmisión serotoninérgica, los cuales aumentan específicamente la conducta de nado (21). Estas
investigaciones apoyan la hipótesis de que es el aumento en el consumo de CHO’s del grupo TAL en
hembras y machos, lo que facilitó la síntesis de 5-HT cerebral al aumentar la disponibilidad de Trp,
disminuyendo así, conductas relacionadas con la alteraciones en la actividad serotoninérgica como la
depresión. Lo anterior se ha observado en estudios epidemiológicos que evalúan el estado de ánimo de
personas sanas y deprimidas después del consumo de dietas ricas en CHO’s (22).
Hembras del grupo TAL presentaron menores parámetros de ansiedad lo cual pudo ocurrir debido a que
con la tortilla alcanzaron niveles adecuados de lisina, y se sabe que la compensación de la deficiencia de
este aminoácido potencía el sistema de las benzodiacepinas y en consecuencia reduce la ansiedad crónica
(23). Además se ha demostrado que los antidepresivos como los SSRI’s actúan también como ansiolíticos
(24). Es decir, los agentes que actúan como agonistas de la 5-HT sirven para el tratamiento tanto de la
depresión como de la ansiedad.
CONCLUSIÓN
En conclusión, se puede decir que una dieta limitada en cuanto al aporte de proteína, y de Trp
específicamente, promueve un elevado consumo de energía más allá de los requerimientos calóricos para
alcanzar una relación de Trp:CHOs en la dieta que facilite la transmisión serotoninérgica.
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