Tejido Adiposo Pardo, Termogénesis Inducida por la Dieta e Ingredientes Alimentarios Termogénicos
Actualizado: 11 jun 2020
Prof. Roberto Ebensperger
La obesidad hoy constituye un problema de salud pública que se ha calificado como la epidemia del siglo, principalmente porque está asociada con el desarrollo de trastornos metabólicos (resistencia a insulina) y cardiovasculares (hipertensión arterial y dislipidemia) y a la que se destina una gran cantidad de recursos económicos y humanos para su manejo, control y prevención.
Según datos de OMS, en 2016, 1900 millones de adultos tenían sobrepeso y 650 millones eran obesos y el 58% del total mundial de casos de diabetes mellitus 2 y el 21% de las cardiopatías isquémicas son atribuibles a un IMC elevado. En Chile, la situación de la obesidad no es distinta al resto el mundo y es dramáticamente preocupante. De acuerdo con la última Encuesta Nacional de Salud realizada en 2016-2017, un 74,2% de los chilenos se encuentra con exceso de peso (34,4% sufre de obesidad).
Por lo tanto, debido a la creciente pandemia que significa la población con sobrepeso y obesidad, la prevención de desarrollar alteraciones cardiometabólicas por medio de la suplementación nutricional o incorporación de sustancias fitoquímicos a nuestra dieta representa una oportunidad que tendrá efectos importantes en la prevención y progresión de la patología metabólica y cardiovascular en esta población de riesgo, particularmente la diabetes, la hipertensión arterial y la dislipidemia.
Fitoquímicos
Los fitoquímicos son sustancias químicas, biológicamente activas, presentes de forma natural en los alimentos de origen vegetal. No son nutrientes propiamente dicho. Tampoco son macronutrientes, ni pertenecen a la familia de minerales ni vitaminas; por lo tanto, no poseen una función energética ni nutricional. Aún así, favorecen diversas funciones del organismo y por ello es que a los alimentos que contienen fitoquímicos se les denomina alimentos funcionales.
Los fitoquímicos son los encargados de asignar color, olor y sabor a los platos. Varios de los fitoquímicos tienen una función eminentemente antioxidante. Permanentemente se están investigando diversas actividades biológicas asociadas con el propósito de conocer mejor los beneficios que aportan a la salud.
Tipos de fitoquímicos
La clasificación más habitual de los fitoquímicos se hace en función de su estructura molecular, así como de sus fuentes alimenticias:
1. Fenoles
A su vez, los fenoles se pueden clasificar en:
Flavonoides: En el grupo de flavonoides se incluyen, entre otros: antocianinas, catequinas, isoflavonas, taninos, rutina, quercetina.
Ácidos fenólicos: ácido fítico, ácido gálico, ácido clorogénico y vainilla entre otros.
Polifenoles no flavonoides: como el resveratrol o los lignanos.
2. Terpenos
Los terpenos se dividen en dos grupos:
Carotenoides: como los licopenos, alfa-caroteno, luteína, beta-caroteno o capsaicina.
No carotenoides: entre los que están los fitoesteroles, saponinas o limonoides.
3. Tioles
Este grupo también es conocido como el grupo de componentes azufrados, por contener este mineral:
Índoles.
Glucosinolatos.
Compuestos organosulfurados.
4. Tocoferoles y tocotrienoles
Este grupo de fitoquímicos actúa como la vitamina E.
Nutrientes que promueven el desarrollo de la grasa parda y beige y la termogénesis
A pesar de los avances en el conocimiento sobre el linaje del desarrollo y los reguladores transcripcionales de los adipocitos del tejido adiposo pardos y beige (BAT), nuestra comprensión actual de los modificadores ambientales de la termogénesis BAT, como la dieta, es limitada. Las últimas investigaciones sobre moléculas de la dieta que pueden servir para promover la termogénesis del BAT indican una función termogénica de diversos fitoquímicos, por ejemplo, capsaicina, resveratrol, curcumina, té verde y berberina; ácidos grasos de la dieta, por ejemplo, aceite de pescado y ácidos linoleicos conjugados, y ácido all-trans retinoico (all-trans retinoic acid, ATRA), un metabolito de la vitamina A. La caracterización de los factores de la dieta termogénicos puede ofrecer una nueva visión para revisar las estrategias de intervención nutricional destinadas a la prevención y el manejo de la obesidad y la diabetes.
La evidencia emergente sugiere que los fitoquímicos de la dieta pueden servir como reguladores ambientales críticos de la activación y la termogénesis del BAT. La adiposidad excesiva que se induce al consumir una dieta alta en grasas (HF) o mediante un tratamiento de agonista PPAR-gamma crónico puede inducir el browning del tejido adiposo blanco (WAT) como parte de los mecanismos de defensa naturales del cuerpo para contrarrestar la excesiva carga de energía. Más importante aún, una creciente literatura ha revelado que algunas moléculas fitoquímicos pueden ser efectivas para potenciar las funciones termogénicas del BAT y mejorar el metabolismo. Teniendo en cuenta que la modulación nutricional de la termogénesis adaptativa es un área de investigación de nuevo desarrollo, es necesario evaluar a fondo su potencial como objetivo terapéutico realista para promover la salud humana. Por lo tanto, es oportuno hacer preguntas como: ¿Cuáles son las opciones de fitoquímicos disponibles? ¿Cuáles son las dosis efectivas? y ¿Cuáles son las vías de señalización inducidas por estos compuestos que promoverán la termogénesis adaptativa? Responder estas preguntas nos ayudará a identificar la brecha actual de conocimiento y evaluar la importancia metabólica de la termogénesis adaptativa inducida por la estos compuestos presentes en la dieta.
Los mecanismos subyacentes mediante los cuales estas moléculas de la dieta o fitoquímicos actúan son los siguientes (figura 1): 1) activación del SNS y producción de cAMP (p. ej., capsaicina, EGCG del té verde y EPA), 2) modificación epigenética del tejido adiposo mediante la regulación de la desacetilación de histonas (p. ej., resveratrol) o biogénesis de microRNA (p. ej., EPA), 3) secreción de citoquinas termogénicas sobre el BAT (p. ej., ATRA), y 4) activación de AMPK y biogénesis mitocondrial (p. ej., resveratrol, curcumina, EGCG, EPA y berberina). Además, se especula que la función antiinflamatoria de estas moléculas (p. Ej., Resveratrol, EGCG, EPA y berberina) contribuye a su actividad termogénica, aunque puede no ser el mecanismo principal que desencadena la activación del BAT.
Figura 1. Moléculas fitoquímicos termogénicos y sus posibles mecanismos de acción. Al menos 3 respuestas metabólicas distintas pueden ocurrir con estímulos termogénicos, que incluyen lo siguiente: 1) un aumento en la actividad BAT en adipocitos pardos clásicos preexistentes; 2) el cambio metabólico de algunos, si no todos, adipocitos blancos existentes a adipocitos beige en grasa subcutánea (browning del WAT) y 3) nueva formación de adipocitos beige a partir de células progenitoras adipogénicas. Hay múltiples vías de señalización y que se superponen que están involucradas en la estimulación de la activación del BAT por los fitoquímicos de la dieta. Los mecanismos que participan son los siguientes: 1) activación de receptor beta3-adrenérgico a través de la vía TRPV1 y el SNS por capsaicina, EGCG y EPA; 2) modificación epigenética tal como desacetilación de histonas por resveratrol o biogénesis de microRNA por EPA; 3) señalización vía AMPK/PGC1a que conduce a la biogénesis mitocondrial por resveratrol, curcumina, EGCG, EPA y berberina; 4) secreción termogénica de citoquinas, de LCN2 vía señalización ATRA-RAR; y 5) ejercer una función antiinflamatoria de estas moléculas, resveratrol, EGCG, EPA y berberina. AMPK, proteína quinasa activada por AMP; ATRA, ácido all-trans retinoico; BAT, tejido adiposo pardo; EGCG, epigalocatequin galato; LCN2, lipocalina 2; NE, noraepinefrina; PGC1a, coactivador del receptor activado por el proliferador de peroxisoma gamma 1-alfa; PRDM16, PR domain- containing 16; RAR, receptor de ácido retinoico; RXR, receptor retinoide X; SNS, sistema nervioso simpático; TRPV, transient receptor potential vanilloid; WAT, tejido adiposo blanco. [Fuente: Okla M, et al. Dietary Factors Promoting Brown and Beige Fat Development and Thermogenesis. Adv Nutr (2017) 8:473–83]
En resumen podmos decir tentativamente que [1-5]:
a. La ingestión crónica de altas dosis (> 10 mg) de capsinoides es efectiva para promover la activación termogénica en humanos, lo que tiene implicaciones importantes para un enfoque preventivo y terapéutico para controlar la obesidad. Sin embargo, la seguridad del uso de capsinoides a largo plazo requiere más investigación.
b. Algunos compuestos polifenólicos, como el resveratrol, la curcumina y la berberina, activan el desarrollo de BAT y beige en un modelo celular e in vivo, al menos en roedores. En estudios con animales, la activación termogénica evidente solo se observó con la administración de suplementos de polifenoles en dosis altas (> 0.1% o 100 mg/Kg de peso corporal), lo que se consideraría suprafisiológico para ensayos en humanos. Además, superar la escasa biodisponibilidad de las moléculas polifenólicas representará otro desafío para la industria alimenticia y farmacéutica para futuros ensayos en humanos.
c. El consumo habitual de té verde (aproximadamente 100 mg/Kg de peso corporal de catequinas) parece desencadenar la activación termogénica y contribuye a las propiedades de reducción de peso del té verde, al menos en animales. Sin embargo, es necesario volver a revisar los estudios en humanos para diferenciar los efectos de browning y termogénico de otros beneficios metabólicos del té verde.
d. El papel del aceite de pescado, especialmente del EPA, en el desarrollo del BAT y la grasa beige ha sido ampliamente investigado. Aunque todavía existe cierta controversia en torno a las cantidades efectivas, el consumo de aceite de pescado activa múltiples rutas de señalización para aumentar la activación de BAT o el browning del WAT en roedores. Dado que el aceite de pescado es uno de los suplementos dietéticos más populares, validar estos efectos en ensayos en humanos podría afectar enormemente la salud pública.
e. El ácido all-trans retinoico (ATRA) modula la activación del BAT en roedores mediante la regulación transcripcional del RXR y RAR. El uso humano de ATRA para la activación de BAT parece ser poco probable debido a las diferencias en el desarrollo entre roedores y humanos.
Finalmente, debe tenerse en cuenta que los resultados analizados se obtuvieron de estudios hechos en roedores y los animales pequeños tienen una mayor propensión a desarrollar el browning del WAT debido a su mayor dependencia de la homeostasis de la temperatura a través de estos mecanismos en comparación con los humanos [6]. Por lo tanto, la determinación de la eficacia y seguridad de las sustancias fitoquímicos de la dieta candidatas en humanos debe abordarse antes de hacer recomendaciones dietéticas para estas moléculas como terapia de dieta basada en termogénesis.
En esta corriente de investigación se destacan los estudios con fitoquímicos incorporados en suplementos alimenticios para evaluar los efectos de su consumo crónico sobre los parámetros del síndrome metabólico en una población de individuos con sobrepeso y obesidad y que fueron realizados por el laboratorio del Dr. Roberto Ebensperger (figura 2).
Figura 2. Evaluación de una nueva formulación nutracéutica sobre la modificación de los componentes del síndrome metabólico
Estudio de observación en vida real que otorga información sobre la efectividad, seguridad y tolerabilidad de una intervención nutricional (en este caso) en sujetos que no modifican su estilo de vida durante el transcurso de la investigación. Se diseña por medio de la recolección de datos sobre cohortes, vale decir, información de una muestra representativa que ha sido seleccionada de acuerdo a ciertos criterios que buscan estudiarse.
Este estudio contó con la participación de 20 voluntarios que consumieron durante 22 semanas el suplemento alimenticio y se les practicó un examen bioquímico al inicio y al final del periodo de estudio para determinar niveles en sangre de glucosa, insulina, triglicéridos, HDLc y LDLc.
Los criterios de inclusión son:
•Población de edades entre 18-40 años (hombres y mujeres).
•IMC > 26 kg/m2.
•Sujetos que cumpliendo los criterios anteriormente descritos hayan firmado voluntariamente el documento de Consentimiento Informado aprobado por el Comité Ético-Científico de la Facultad de Medicina de la Pontificia Universidad Católica de Chile.
[1] Saito M, et al. Brown Adipose Tissue, Diet-Induced Thermogenesis, and Thermogenic Food Ingredients: From Mice to Men. Front. Endocrinol (2020) 11:222
[2] Okla M, et al. Dietary Factors Promoting Brown and Beige Fat Development and Thermogenesis. Adv Nutr (2017) 8:473–83
[3] Allwin Jennifa Silvester et al. Dietary Polyphenols and Their Roles in Fat Browning. J Nutr Biochem (2019) 64:1-12
[4] Hye Won Kang, et al. Flavonoids, Potential Bioactive Compounds, and Non-Shivering Thermogenesis. Nutrients (2018) 10:1168
[5] Zhang et al. Flavonoids as inducers of white adipose tissue browning and thermogenesis: signalling pathways and molecular triggers. Nutrition & Metabolism (2019) 16:47
[6] Vosselman MJ, et al. Energy dissipation in brown adipose tissue: from mice to men. Mol Cell Endocrinol (2013) 379:43–50
Comentarios