Efectos metabólicos y endocrinos de una dieta rica en alulosa durante 12 semanas
Store AlluloseEsta publicación, en un número especial de 'Diabetes, Dieta y Condiciones de Salud', se publicó el 10 de junio de 2024.
Fuente: MDPI
Autores: Kevin B. Cayabyab 1, Marley J. Shin 1, Micah S. Heimuli 1, Iris J. Kim 1, Dominic P. D'Agostino 2 ORCID, Richard J. Johnson 3, Andrew P. Koutnik 4, Nick Bellissimo 5, David M. Diamond 6 ORCID, Nicholas G. Norwitz 7, Juan A. Arroyo 1, Paul R. Reynolds 1, ORCID y Benjamin T. Bikman 1 *
1.) Departamento de Biología Celular y Fisiología, Universidad Brigham Young, Provo, UT 84602, EE. UU.
2.) Departamento de Farmacología Molecular y Fisiología, Universidad del Sur de Florida, Tampa, FL 33602, EE. UU.
3.) Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado, Aurora, CO 80045, Estados Unidos de América
4.) Instituto de Investigación de Diabetes Sansum, Santa Bárbara, CA 93105, EE. UU.
5.) Facultad de Nutrición, Universidad Metropolitana de Toronto, Toronto, ON M5S 1A8, Canadá
6) Departamento de Psicología, Universidad del Sur de Florida, Tampa, FL 33602, EE. UU.
7.) Harvard Medical School, Boston, MA 02115, Estados Unidos de América
* El autor al que debe dirigirse la correspondencia.
Abstracto
El aumento global de la diabetes tipo 2 (DT2) y la obesidad requiere intervenciones dietéticas innovadoras.
Este estudio demostró que la alulosa reduce los niveles de azúcar en sangre en un modelo de rata con diabetes tipo 2 e obesidad inducida por la dieta.
Durante 12 semanas, planteamos la hipótesis de que la suplementación con alulosa mejoraría el peso corporal, la sensibilidad a la insulina y el control glucémico.
Nuestros resultados mostraron que la alulosa alivió los efectos adversos de las dietas ricas en grasas y azúcares, incluido un menor aumento de peso y una mejor resistencia a la insulina.
El grupo de alulosa mostró una menor ingesta de alimentos y mayores niveles de péptido similar al glucagón-1 (GLP-1), mejorando el control de la glucosa y la regulación del apetito.
Además, la alulosa previno la acumulación de triglicéridos hepáticos y promovió el desacoplamiento mitocondrial en el tejido adiposo.
Estos resultados sugieren que la suplementación con alulosa puede mejorar los marcadores de salud metabólica, lo que la convierte en un ingrediente dietético prometedor en el tratamiento de la obesidad y la diabetes tipo 2 .
Se necesita más investigación para explorar los beneficios a largo plazo y los mecanismos de la alulosa en la prevención y el tratamiento de enfermedades metabólicas.
Este estudio respalda el potencial de la alulosa como una intervención segura y eficaz para mejorar la salud metabólica en el contexto del consumo excesivo de alimentos.
Palabras clave: resistencia a la insulina; diabetes; obesidad; mitocondrias; alulosa
1. Introducción
La creciente incidencia mundial de diabetes tipo 2 (DT2) y obesidad representa un importante desafío para la salud pública, que requiere la exploración de estrategias dietéticas innovadoras para aliviar estas enfermedades.
La epidemia desenfrenada de diabetes tipo 2 (DT2) y obesidad en todo el mundo requiere una búsqueda incesante de intervenciones innovadoras y eficaces.
La alulosa (d-psicosa) es un azúcar natural raro que se encuentra naturalmente en pequeñas cantidades en ciertas frutas.
La alulosa ofrece la dulzura de la fructosa, pero es metabólicamente diferente; es el epímero C-3 de la fructosa, que, a diferencia de la fructosa , no tiene efecto sobre la glucosa o la insulina.
Además, a diferencia de la fructosa, la alulosa no es un sustrato para la lipogénesis de novo y no ejerce un efecto inhibidor sobre la oxidación de ácidos grasos [ 1 ].
En conjunto, estas razones hacen de la alulosa un candidato atractivo para el tratamiento dietético de los trastornos metabólicos, tanto al desplazar a la fructosa dietética como al proporcionar supuestos beneficios metabólicos [ 1 , 2 , 3 ].
A diferencia de los azúcares tradicionales, la alulosa se absorbe en gran medida en el intestino delgado y se excreta sin metabolizarse completamente [ 4 ], lo que la convierte en una alternativa baja en calorías a la sacarosa y al jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, entre otros edulcorantes bajos en calorías o sin calorías [ 5 ].
Estudios recientes en humanos han destacado los beneficios potenciales de la alulosa, incluido un mejor control de la glucemia y una reducción de la obesidad, sin los efectos metabólicos adversos asociados con los azúcares tradicionales [ 1 , 6 , 7 , 8 ].
Sin embargo, aunque claramente mejora la liberación del péptido similar al glucagón-1 (GLP-1) endógeno [ 9 ], que se explota ampliamente en medicamentos para bajar de peso [ 10 , 11 ], los mecanismos subyacentes a estos efectos beneficiosos aún deben dilucidarse por completo.
Además, si bien los estudios en humanos son fundamentales, los modelos animales, en particular los modelos de roedores con diabetes tipo 2 y obesidad, ofrecen una valiosa oportunidad para examinar las respuestas fisiológicas, metabólicas y moleculares a la alulosa en un entorno controlado.
Este estudio de 12 semanas examinó los efectos de la suplementación dietética con alulosa en un modelo de rata con obesidad inducida por la dieta y diabetes tipo 2.
Planteamos la hipótesis de que la suplementación con alulosa daría como resultado mejoras significativas en el peso corporal, la sensibilidad a la insulina y el control glucémico en comparación con los animales de control alimentados con una dieta estándar sin alulosa.
Además, examinamos los posibles mecanismos por los cuales la alulosa ejerce sus efectos, incluidos sus efectos sobre el metabolismo de los adipocitos y la producción de adipocinas, la gestión de nutrientes hepáticos y los marcadores inflamatorios.
Al explorar los efectos metabólicos de la alulosa en un modelo animal bien establecido de diabetes tipo 2 y obesidad, este estudio contribuye al creciente cuerpo de literatura que respalda el uso de la alulosa como una intervención dietética segura y efectiva para el tratamiento de estas afecciones.
Los resultados de la investigación pueden tener implicaciones significativas para las recomendaciones dietéticas, las prácticas de la industria alimentaria y el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas dirigidas a la etiología de la diabetes tipo 2 y la obesidad.
El objetivo de este estudio fue confirmar hallazgos previos sobre el efecto de la alulosa en el alivio de algunos de los efectos metabólicos de una dieta occidental y complementar esto considerando hallazgos específicos de la fisiología del tejido adiposo y la bioenergética mitocondrial.
2. Materiales y métodos
2.1. Animales
Se adquirieron ratas Wistar macho y hembra de doce semanas de edad en Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME, EE. UU.) y se mantuvieron a 22 ± 1 °C en un ciclo de luz-oscuridad de 12 horas.
Los animales se dividieron aleatoriamente en cuatro grupos y se alojaron individualmente (n = 10; 5 hembras, 5 machos) durante un estudio de 12 semanas de la siguiente manera: alimento de laboratorio estándar con stevia (Stevita Naturals, Kennendale, TX, EE. UU.), alimento de dieta occidental con stevia, alimento de laboratorio estándar con alulosa o alimento de dieta occidental con alulosa.
La alulosa (allSWEET®) fue proporcionada por Anderson Advanced Ingredients (Irvine, CA, EE. UU.).
Los animales tenían libre acceso a comida y agua.
La dieta occidental fue la Research Diets D12266B (New Brunswick, NJ, EE. UU.), que contenía sacarosa, grasas saturadas (mantequilla) y grasas poliinsaturadas (aceite de maíz).
Se administraron stevia y alulosa en el agua potable, y cada animal recibió 30 ml de agua esterilizada diariamente que contenía 0,1 ml de stevia (endulzada para que coincida con la alulosa) o 3% de alulosa (para lograr una dosis diaria de aproximadamente 1,9 g/kg/día), como se informó anteriormente [ 12 ].
Durante el protocolo, se extrajo sangre de la vena de la cola cada cuatro semanas después de un ayuno de 8 horas para realizar análisis continuos de hormonas (insulina y GLP-1) y glucosa.
Siguiendo el protocolo de 12 semanas, los animales fueron utilizados para estudios de tolerancia y luego sacrificados para tomar muestras de tejido para un análisis posterior (ver a continuación).
Todo el trabajo fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Brigham Young (IACUC; 23-1222) y se realizó de acuerdo con los procedimientos y regulaciones delineados en la Guía de los Institutos Nacionales de Salud para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio.
2.2 Cuantificación de ATP
La concentración de ATP (n = 8 en cada grupo) se midió con el kit de ensayo de luminiscencia ATPlite (Perkin Elmer; Waltham, MA, EE. UU.). Los tejidos se homogeneizaron en tampón de estabilización de ATP (tres volúmenes de PBS helado con 20 mM de glicina, 50 mM de MgSO₄ y 4 mM de EDTA).
Los homogeneizados se diluyeron 1:5 en ddH₂O. Se añadieron 100 μL de tampón de estabilización de ATP y 50 μL de tampón de lisis de células de mamíferos a los pocillos utilizados para los estándares en una placa blanca opaca de 96 pocillos y se agitaron durante 5 minutos a 25 °C y 700 rpm en un agitador.
Luego, se agregaron 100 μL de las muestras diluidas a pocillos abiertos y se agregaron 10 μL de los estándares al tampón de estabilización de ATP mencionado anteriormente.
La placa se agitó durante 5 minutos a 25 °C y 700 rpm en un agitador. Se añadieron 50 μL de sustrato a cada pocillo (en oscuridad) y se agitó durante 5 minutos a 25 °C y 700 rpm en un agitador. Las soluciones de los pocillos se dejaron en reposo durante 10 minutos para su adaptación a la oscuridad. Se midió la luminiscencia con un lector de placas multimodo Victor Nivo (Perkin Elmer) y la concentración de ATP se normalizó a la concentración de proteínas, medida mediante un ensayo de proteínas BCA (Thermo Fisher Scientific; Waltham, MA, EE. UU.).
2.3. Respiración mitocondrial
Las tasas de consumo de oxígeno mitocondrial se determinaron a 37 °C a partir de tejido recién aislado utilizando un oxígrafo Oroboros O2K (Oroboros, Innsbruck, Austria) con tampón de respiración MiR05, como se describió previamente [ 13 ].
Antes de colocar muestras de tejido adiposo en las cámaras del respirómetro oxigráfico, las muestras se permeabilizaron en 0,05 mg/ml de saponina (Sigma-Aldrich, St. Louise, MO, EE. UU.) en MiR05 durante 30 minutos a 4 °C.
Tras la adición del tejido permeabilizado, las cámaras del respirómetro se hiperoxigenaron a ~350 nmol/ml. El consumo de oxígeno se determinó mediante el siguiente protocolo: el flujo electrónico a través de los complejos I y II se complementó con glutamato + malato + succinato (10 mM, 2 mM y 10 mM) para determinar el consumo de oxígeno por fugas (GMS). Tras la estabilización, se añadió difosfato de adenosina (ADP) (2,5 mM) para determinar el consumo de oxígeno asociado a la fosforilación oxidativa. Tras completar el protocolo de respiración, se recogieron muestras de las cámaras y se almacenaron a -20 °C para su posterior análisis.
Las concentraciones de proteínas se midieron utilizando el ensayo BCA (Perkin Elmer) y las tasas de respiración se normalizaron según la concentración de proteínas.
2.4. Análisis de proteínas plasmáticas
El aislamiento de proteínas se realizó mediante homogeneización con tampón RIPA e inhibidores de proteasas (Fisher Scientific). La proteína total se cuantificó con el kit de ensayo de proteínas BCA (Fisher Scientific) y se utilizaron 20 µg de proteína para inmunotransferencia activa o caracterización proteica.
Las muestras se aplicaron a membranas de matrices de anticuerpos murinos personalizados (Abcam, Cambridge, Reino Unido) que contenían anticuerpos específicos para la proteína C reactiva, GLP-1 activo, insulina, adiponectina y leptina y se incubaron durante la noche antes de recuperarlas y volver a incubarlas con una segunda membrana de matriz de anticuerpos.
Luego se agregaron anticuerpos biotinilados a cada membrana y se incubaron durante la noche, seguido de una incubación final con un marcador fluorescente conjugado con estreptavidina para detectar la expresión de citocinas.
Las membranas se visualizaron utilizando el sistema de imágenes de fluorescencia mencionado anteriormente (LI-COR; Lincoln, NE, EE. UU.) y luego se cuantificaron utilizando Image J versión 1.54h (Institutos Nacionales de Salud de EE. UU., Bethesda, MD, EE. UU.).
Las intensidades de las señales se compararon con los controles positivos en cada membrana, como se hizo anteriormente [ 14 ].
2.5. Pruebas de tolerancia
La prueba de tolerancia se dividió en tres procedimientos principales, que se realizaron en días separados, con un período de recuperación de al menos 48 horas entre pruebas:
prueba de tolerancia al piruvato (PTT), prueba de tolerancia a la glucosa (GTT) y prueba de tolerancia a la insulina (ITT).
Para cada prueba, se tomaron muestras de sangre de la vena de la cola a los 0 (valor inicial), 15, 30, 60 y 120 minutos después de la inyección para medir los niveles de glucosa en sangre utilizando un glucómetro portátil (Bayer Contour; Whippany, NJ, EE. UU.).
Después de un ayuno de 8 horas, a las ratas se les inyectó por vía intraperitoneal piruvato de sodio (2 g/kg de peso corporal) para medir los niveles plasmáticos de piruvato mediante un ensayo enzimático.
Una semana después de la PTT, se realizó la GTT después de un ayuno similar seguido de una inyección intraperitoneal de glucosa (2 g/kg de peso corporal).
La ITT se realizó una semana después de la GTT y a las ratas se les administró insulina (0,75 U/kg) por vía intraperitoneal.
2.6. Examen del hígado
Después de la eutanasia, se recogieron muestras de tejido hepático, se pesaron inmediatamente y luego se homogeneizaron en un tampón helado para determinar el contenido de triglicéridos y glucógeno.
Los triglicéridos hepáticos se cuantificaron utilizando un kit de ensayo de triglicéridos (ab65336; Abcam, Cambridge, Reino Unido) de acuerdo con el protocolo del fabricante.
Los niveles de glucógeno se evaluaron utilizando un kit de análisis de glucógeno hepático (ab169558; Abcam).
El contenido de triglicéridos y glucógeno se normalizó según el peso húmedo del hígado.
Para evaluar la función hepática, se midieron los niveles plasmáticos de alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST).
Se tomaron muestras de sangre mediante punción cardíaca inmediatamente después de la eutanasia y el plasma se obtuvo mediante centrifugación a 3000 g durante 10 minutos.
Las actividades plasmáticas de ALT y AST se determinaron utilizando kits de ensayo disponibles comercialmente (ab263883 y ab285264; Abcam).
2.7. Análisis estadístico
Los valores medios ± SEM se evaluaron utilizando ANOVA de una vía (para mediciones individuales) o de dos vías (para mediciones en el transcurso del tiempo) seguido de la prueba t de Student.
Los resultados son representativos y se consideraron significativos valores p menores a 0,05.
El análisis estadístico se realizó utilizando el software GraphPad Prism 7.0.
3. Resultados
Un resultado central del estudio fue comprender los efectos de la alulosa en los cambios de peso corporal y la ingesta de alimentos, incluida la complementación de los mecanismos que median dichos cambios.
El peso corporal (Fig. 1A; peso inicial medio de los machos: 328 ± 17 g; peso inicial medio de las hembras: 245 ± 12 g) aumentó significativamente en los animales alimentados con una dieta occidental (WD) que contenía stevia.
Sin embargo, el aumento de peso fue significativamente menor en los grupos WD + alulosa en comparación con el grupo WD + stevia.
Es importante señalar que no se observó diferencia de peso entre las ratas que recibieron stevia o alulosa y las que recibieron la dieta estándar (SD), lo que sugiere que los efectos de la alulosa eran específicos de la dieta occidental.
En consonancia con estos resultados, la ingesta de alimentos en el grupo WD+stevia aumentó significativamente en comparación con el grupo SD+stevia (Fig. 1B; ingesta inicial media masculina: 21 ± 3 g; ingesta inicial media femenina: 16 ± 2 g).
El grupo WD+alulosa nuevamente mostró una disminución significativa en la ingesta de alimentos en comparación con el grupo WD+stevia.
- Figura 1. Peso corporal, ingesta de alimentos y cambios endocrinos durante 12 semanas de consumo de alulosa.
Durante el estudio de 12 semanas, las ratas mostraron varios cambios significativos.
En primer lugar, el consumo de alulosa redujo el aumento de peso en una dieta occidental , lo que se reflejó en una reducción del consumo total de alimentos.
Los niveles de insulina (C) y glucosa (D), que se utilizaron para calcular HOMA-IR (E), aumentaron significativamente en el grupo WD+stevia, mientras que fueron normales en el grupo WD+alulosa (n=8).
Los niveles de GLP-1 aumentaron significativamente en ambos grupos de alulosa durante el estudio ((F); n = 8). * p < 0,05; ** p < 0,005; *** 0,0005.
En consonancia con los efectos sobre el peso corporal, la alulosa también bloqueó el desarrollo de hiperinsulinemia ( Fig. 1C ), hiperglucemia ( Fig. 1D ) y resistencia a la insulina (según el índice de evaluación del modelo homeostático para la resistencia a la insulina [HOMA-IR]; Fig. 1E ) observada en el grupo WD+stevia con dieta occidental.
Es interesante observar que la protección proporcionada por la alulosa se asoció con niveles séricos más elevados de péptido similar al glucagón-1 activo (GLP-1; Figura 1F).
Cabe destacar que se observaron niveles más elevados de GLP-1 en ambos grupos de alulosa, pero el beneficio en el peso corporal y los parámetros metabólicos solo se observó en el grupo WD + alulosa.
Para comprender mejor los efectos metabólicos de la alulosa en el metabolismo de todo el cuerpo, realizamos pruebas de tolerancia, concretamente pruebas de glucosa, insulina y piruvato (Figura 2A–C).
En el caso de la carga intraperitoneal de glucosa (Figura 2A), el grupo WD+stevia mostró la mayor respuesta de glucosa, manteniendo una respuesta significativamente mayor durante toda la prueba en comparación con los otros grupos (lo que es consistente con una peor resistencia a la insulina).
Por el contrario, el grupo WD + alulosa provocó una respuesta moderada.
Se obtuvieron resultados similares con la prueba de tolerancia a la insulina (Figura 2B).
También determinamos si una dieta occidental podría exacerbar la gluconeogénesis realizando una prueba de tolerancia al piruvato.
Como se esperaba, el grupo WD+stevia mostró una estimulación significativa de la gluconeogénesis, con un aumento pronunciado en los niveles de glucosa sérica debido al piruvato.
Cabe destacar que la alulosa bloqueó la gluconeogénesis en ratas alimentadas con una dieta occidental (Figura 2C).
Figura 2. Pruebas de tolerancia a la glucosa, insulina y piruvato en ratas alimentadas con alulosa.
Al final del estudio de 12 semanas, los animales se sometieron a pruebas de tolerancia a la glucosa (( A ); 2 g/kg de peso corporal), insulina (( B ); 0,75 UI/kg de peso corporal) y piruvato (( C ); 0,75 UI/kg de peso corporal) ( n = 6).
Con base en el área bajo la curva (AUC), las ratas tratadas con WD+stevia mostraron la respuesta más dramática a todos los estímulos, con respuestas atenuadas observadas en las pruebas de tolerancia a la glucosa ( A ) e insulina ( B ) para WD+alulosa, mientras que se observaron respuestas normales al piruvato ( C ). * p < 0,05; ** p < 0,005; *** p < 0,0005 frente a SD+stevia; # p < 0,05 frente a WD+stevia.
El tejido principal de interés para la alulosa es el hígado y su procesamiento diferencial de nutrientes, particularmente el glucógeno y los triglicéridos hepáticos.
Se ha demostrado que la alulosa aumenta el contenido de glucógeno en el hígado de ratas de laboratorio, lo que produce cierto aumento de peso, a pesar de no tener efecto sobre la función hepática o la histología [15].
En consonancia con este informe, también observamos un aumento significativo en el tamaño del hígado y el contenido de glucógeno en los animales alimentados con una dieta estándar con alulosa en comparación con los alimentados con stevia (Figura 3A,B).
Se sabe que la dieta occidental aumenta los niveles de glucógeno y grasa en el hígado y, como se esperaba, los niveles de glucógeno y grasa hepática (triglicéridos) aumentaron significativamente en el grupo WD + stevia (Figura 3A–C).
Sin embargo, el grupo WD+alulosa, aunque todavía mostraba un alto contenido de glucógeno, estuvo en gran medida protegido del desarrollo de hígado graso y desarrolló menos hipertrofia hepática (aumento de peso) en comparación con el grupo WD+stevia (Figura 3A–C).
De hecho, sólo se observaron elevaciones en las pruebas de función hepática en el grupo WD+stevia (Figura 3E).
Estos estudios muestran que la alulosa tiene un efecto protector sobre los resultados de la función hepática de una dieta occidental.
En todos los grupos, la respiración mitocondrial del hígado se mantuvo sin cambios ( Figura 3D ).
Figura 3. Caracterización después de 12 semanas de consumo de alulosa.
La masa del hígado (A) se midió antes del análisis de glucógeno (B) y triglicéridos (C) después de 12 semanas de dieta occidental (WD) y dieta estándar (SD) suplementadas con stevia o alulosa en agua potable.
Se midió la respiración mitocondrial (ver Sección 2) para determinar el efecto directo de la dieta sobre la función hepática.
Las enzimas hepáticas alanina (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST) se cuantificaron en plasma como marcadores de salud hepática (E). N = 8. *p < 0,05; *p < 0,005; *** p < 0,0005 vs. SD + stevia.
Debido a los cambios en el peso corporal, buscamos comprender mejor los procesos bioenergéticos del tejido adiposo.
Hemos descubierto previamente que diversas intervenciones dietéticas pueden aumentar la tasa de metabolismo de las grasas [ 16 ]. Aunque en la respiración mitocondrial ( Figura 4A ) o en los niveles de ATP ( 4B Figura .) no observamos diferencias entre los grupos , vimos que los grupos de alulosa tenían niveles de respiración y ATP significativamente más bajos ( Figura 4C ), lo que sugiere un mayor desacoplamiento mitocondrial.
Figura 4. Análisis de la función mitocondrial de las células grasas después de 12 semanas de consumo de alulosa.
Se midió la respiración mitocondrial (( A ); ver sección 2 ) en el tejido adiposo subcutáneo de ratas después de 12 semanas de dieta occidental (WD) y dieta estándar (SD) con stevia o alulosa en el agua potable.
También se determinó el ATP (B) y se utilizó una combinación de variables para determinar en qué medida los tejidos producían ATP según la frecuencia respiratoria (C). N = 7. * p < 0,05 vs. SD+stevia.
Al igual que el hígado, el riñón también responde de forma única a la alulosa . Tras el estudio de 12 semanas, analizamos el peso renal (Figura 5A) y los niveles de glucógeno (Figura 5B).
Aunque no hubo diferencias en el peso de los riñones entre los grupos, se observó una diferencia leve pero significativa en los niveles de glucógeno renal en ambos grupos de alulosa.
Figura 5. Análisis renal después de 12 semanas de consumo de alulosa.
El peso renal (A) se midió antes del análisis de glucógeno (B) tras 12 semanas de dieta occidental (WD) y dieta estándar (SD) con stevia o alulosa en agua potable. N = 10. * p < 0,05 frente a SD + stevia.
Para comprender mejor el impacto de la intervención en el estado inflamatorio y metabólico general, medimos los niveles de varios marcadores metabólicos, incluida la proteína C reactiva (PCR), la adiponectina y la leptina.
En los animales del grupo WD+stevia, los niveles de PCR aumentaron más del doble en comparación con ambos grupos SD (Figura 6A), este efecto se vio atenuado en el grupo WD+alulosa.
Los niveles de adiponectina se redujeron significativamente sólo en el grupo WD+stevia, mientras que la leptina generalmente siguió una tendencia similar, aunque más modesta, como en el caso de la PCR.
La relación adiponectina/leptina, un indicador del tamaño de los adipocitos [ 17 ], mostró una disminución significativa sólo en el grupo WD+stevia ( Figura 6B ).
Figura 6. Niveles hormonales en ratas alimentadas con alulosa.
Al final del estudio de 12 semanas, se recogió plasma de roedores alimentados con una dieta occidental (WD) y una dieta estándar (SD) con stevia o alulosa en el agua potable.
Los analitos incluyeron proteína C reactiva (PCR), adiponectina y leptina (A). La adiponectina y la leptina también se utilizaron para generar una proporción que refleja el tamaño de los adipocitos (B). N = 6. * p < 0,05; ** p < 0,005; *** p < 0,0005 vs. SD + stevia.
4. Evaluación
Los resultados de este estudio contribuyen a la comprensión de los efectos metabólicos de la alulosa, particularmente en el contexto de los cambios inducidos por la dieta en el peso corporal, la ingesta de alimentos, la resistencia a la insulina y las respuestas metabólicas específicas de los tejidos.
Cabe destacar que nuestros resultados respaldan los hallazgos de investigaciones anteriores que indican que la suplementación con alulosa en la dieta occidental alivia los efectos adversos a menudo asociados con las dietas ricas en grasas y azúcares, como el aumento del peso corporal y la resistencia a la insulina, que son de evidente importancia en todo el mundo [18].
Además, este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre la dinámica del GLP-1, así como sobre los cambios en los adipocitos y la función mitocondrial.
Las observaciones iniciales de nuestro trabajo respaldan las encontradas en trabajos anteriores.
La observación de que los grupos WD+stevia y WD+alulosa aumentaron significativamente el peso corporal en comparación con sus contrapartes que siguieron una dieta estándar (SD), aunque en diferentes grados, resalta la compleja interacción entre los azúcares dietéticos y la regulación del peso.
El menor aumento de peso en el grupo WD + alulosa sugiere un posible efecto protector de la alulosa contra la obesidad inducida por la dieta .
Esto está respaldado por investigaciones previas que muestran que la alulosa tiene efectos antiobesidad en estudios con animales, principalmente a través de la reducción de la grasa visceral y la mejora del metabolismo lipídico [5, 19, 20].
Además, el aumento moderado en el consumo de alimentos observado en el grupo WD+alulosa en comparación con el grupo WD+stevia puede indicar un efecto regulador del apetito de la alulosa.
Este hallazgo es consistente con estudios que sugieren que la alulosa puede influir en la cascada de saciedad y reducir la ingesta calórica total [ 21 ].
El aumento significativo de los niveles de péptido similar al glucagón-1 (GLP-1) activo en los grupos de alulosa sugiere otro mecanismo a través del cual la alulosa puede ejercer sus beneficios metabólicos.
Se ha demostrado que los niveles de GLP-1, una hormona involucrada en la regulación de la glucosa y el control del apetito, aumentan con la ingesta de alulosa, mejorando la tolerancia a la glucosa y reduciendo el aumento de peso [9, 22].
Si bien otros han demostrado una mayor secreción de GLP-1 en respuesta a la alulosa [23], creemos que nuestros resultados son los primeros en informar niveles aumentados de GLP-1 en una condición determinada, lo que sugiere que la alulosa ejerce un efecto sostenido mucho más allá del punto de consumo .
Las respuestas diferenciales de los niveles de insulina y glucosa entre los grupos (donde el grupo WD+stevia mostró un aumento gradual, mientras que el grupo WD+alulosa no) enfatiza aún más el papel beneficioso de la alulosa en la modulación de la homeostasis de la glucosa y la sensibilidad a la insulina .
Estos datos son consistentes con la idea de que la alulosa puede mejorar el control glucémico a través del almacenamiento y la producción de glucosa, mejorando la sensibilidad a la insulina para mejorar el almacenamiento en el músculo y reducir la producción a partir de la glucogenosis [1, 20], y reduciendo posicionalmente la absorción enteral a través de la competencia del sustrato [18, 24].
Nuestro análisis del hígado y del tejido adiposo arroja luz sobre los efectos metabólicos específicos de los tejidos de la alulosa, incluidos nuevos hallazgos relacionados con los cambios en la función mitocondrial.
Si bien los niveles de triglicéridos hepáticos se elevaron solo en el grupo WD + stevia, lo que sugiere que la alulosa puede prevenir la acumulación de grasa hepática , la acumulación significativa de glucógeno en todos los grupos de intervención, especialmente en los grupos de alulosa, puede reflejar un cambio en la utilización de nutrientes o en los mecanismos de almacenamiento.
Este hallazgo puede explicar parcialmente los resultados observados por Liu et al. [ 15 ], quienes informaron una mejor capacidad de ejercicio en roedores alimentados con alulosa.
Dado que nosotros y otros hemos demostrado protección contra la obesidad con la incorporación de alulosa , utilizamos nuestra experiencia previa en el análisis de los procesos bioenergéticos mitocondriales en el tejido adiposo para determinar la relevancia de la alulosa en este proceso [13, 25].
Observamos un mayor desacoplamiento mitocondrial en el tejido adiposo de ambos grupos de alulosa, lo que sugiere un nuevo papel de la alulosa en este proceso. Este mecanismo podría ayudar a explicar los efectos reguladores del peso observados .
Debido a las limitaciones del tejido, no pudimos medir directamente los niveles de proteína desacopladora en el tejido adiposo para confirmar los cambios en los niveles de proteína.
Este estudio presenta algunas limitaciones. Una de ellas es el uso de stevia como control.
Intentamos utilizar un edulcorante de control que sea común y mayoritariamente inerte.
Debido a que estos productos son tan diferentes, es imposible tener certeza de que las dosis de alulosa y stevia utilizadas sean “iguales”.
En consecuencia, utilizamos dosis de ambos que se han utilizado previamente [ 12 , 26 ].
Es importante señalar que, si bien se ha demostrado que la stevia estimula la secreción de GLP-1 en cultivos celulares, no conocemos ninguna evidencia de tal efecto en roedores o humanos.
Esto sugiere que algunos de los beneficios observados con la alulosa en este estudio pueden ser específicos de la liberación de GLP-1.
Además, la stevia es un control ideal en este estudio, dada la evidencia previa que sugiere que la stevia no tiene efecto sobre los indicadores de aumento de peso en comparación con el agua [27].
Sin embargo, cabe destacar la ausencia de un grupo que sólo consume agua.
Una segunda limitación es la falta de datos histológicos del hígado y el riñón.
Aunque nuestros resultados sugieren un efecto beneficioso de la suplementación con alulosa sobre el almacenamiento de nutrientes en el riñón y el hígado, y de enzimas en el caso del hígado, las comparaciones histológicas habrían proporcionado una mayor comprensión del estado de estos tejidos.
Es de suma importancia buscar ingredientes alimentarios que puedan aliviar condiciones metabólicas adversas sin comprometer la satisfacción dietética.
Al proporcionar nuevos datos y respaldar trabajos anteriores, nuestro estudio demuestra que la suplementación con alulosa en el contexto de la privación de agua puede modular el peso corporal, la ingesta de alimentos y los parámetros metabólicos de una manera que promueve una mejor salud metabólica .
5. Conclusiones
Estos hallazgos resaltan el potencial de usar la alulosa como un suplemento dietético funcional que puede mejorar eficazmente los resultados de salud metabólica, como la resistencia a la insulina, el peso corporal y más, todo ello sin forzar cambios dietéticos potencialmente difíciles .
Se necesitan más investigaciones para explorar las consecuencias a largo plazo de la ingesta de alulosa y su uso en estrategias dietéticas para la prevención y el tratamiento de enfermedades metabólicas.
Contribuciones del autor
Conceptualización, BTB, PRR, JAA, RJJ y KBC; metodología, KBC, MJS, MSH, IJK, DPD, APK, NB, DMD, NGN, PRR y BTB; software, KBC, MJS, MSH e IJK; análisis formal, KBC, PRR, RJJ y BTB; investigación, KBC, MJS, MSH, IJK, PRR y BTB; fuentes, PRR y BTB; gestión de datos, KBC y BTB; redacción: preparación del borrador original, BTB; redacción: revisión y edición, todos los autores; supervisión, PRR y BTB; administración del proyecto, BTB; obtención de financiación, BTB Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.
Declaración de la Junta de Revisión Institucional
El protocolo del experimento con animales fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad Brigham Young (23-1222; aprobado: 13 de diciembre de 2023).
Declaración de disponibilidad de datos
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Declaración de financiación
Esta investigación fue financiada por el Acuerdo de Investigación Patrocinada No. R0602714 otorgado por Anderson Advanced Ingredients a la Universidad Brigham Young.
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