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Alulosa en la nutrición humana: lo conocido y lo desconocido

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Fuente: Cambridge University Press

2021.

La D-alulosa, también conocida como psicosa, es el epímero C3 de la D-fructosa, que se utiliza como sustituto del azúcar en productos de bajo contenido energético.

Puede formarse naturalmente durante el procesamiento de alimentos y bebidas que contienen sacarosa y fructosa, o producirse mediante síntesis química o tratamiento enzimático con epimerasas de fructosa.

La ingesta estimada para las dietas de estilo occidental, incluidas las bebidas azucaradas, es inferior a 500 mg por día, pero cuando se utiliza como sustituto del azúcar, la ingesta puede alcanzar entre 10 y 30 g por día, dependiendo del alimento consumido.

Debido a su similitud estructural con la fructosa, la alulosa utiliza las mismas vías de transporte y distribución.

Sin embargo, a diferencia de la fructosa, el genoma humano no codifica enzimas capaces de metabolizar la alulosa, lo que conduce a una excreción renal casi completa de la dosis absorbida y a un rendimiento energético cercano a cero.

Sin embargo, estudios in vitro han demostrado que ciertas bacterias, como Klebsiella pneumoniae, pueden utilizar la alulosa como sustrato.

Este hallazgo es preocupante, ya que Klebsiella pneumoniae es un patógeno humano oportunista. Por lo tanto, se ha planteado la cuestión de si una ingesta dietética elevada de alulosa podría favorecer el crecimiento indeseable de bacterias potencialmente dañinas en las superficies mucosas, como el intestino, o en sitios sistémicos tras una infección invasiva.

En esta breve revisión, analizamos el estado actual de la ciencia sobre estos temas e identificamos las necesidades de investigación para comprender mejor el destino y los efectos metabólicos y microbiológicos de la alulosa cuando se consume como sustituto del azúcar.

Abstracto

La D-alulosa, también conocida como psicosa, es el epímero C3 de la D-fructosa, que se utiliza como sustituto del azúcar en productos de bajo contenido energético.

Puede formarse naturalmente durante el procesamiento de alimentos y bebidas que contienen sacarosa y fructosa, o producirse mediante síntesis química o tratamiento enzimático con epimerasas de fructosa.

La ingesta estimada para las dietas de estilo occidental, incluidas las bebidas azucaradas, es inferior a 500 mg por día, pero cuando se utiliza como sustituto del azúcar, la ingesta puede alcanzar entre 10 y 30 g por día, dependiendo del alimento consumido.

Debido a su similitud estructural con la fructosa, la alulosa utiliza las mismas vías de transporte y distribución.

Sin embargo, a diferencia de la fructosa, el genoma humano no codifica enzimas capaces de metabolizar la alulosa, lo que conduce a una excreción renal casi completa de la dosis absorbida y a un rendimiento energético cercano a cero.

Sin embargo, estudios in vitro han demostrado que ciertas bacterias, como Klebsiella pneumoniae, pueden utilizar la alulosa como sustrato.

Este hallazgo es preocupante, ya que Klebsiella pneumoniae es un patógeno humano oportunista. Por lo tanto, se ha planteado la cuestión de si una ingesta dietética elevada de alulosa podría favorecer el crecimiento indeseable de bacterias potencialmente dañinas en las superficies mucosas, como el intestino, o en sitios sistémicos tras una infección invasiva.

En esta breve revisión, analizamos el estado actual de la ciencia sobre estos temas e identificamos las necesidades de investigación para comprender mejor el destino y los efectos metabólicos y microbiológicos de la alulosa cuando se consume como sustituto del azúcar.

Palabras clave

Metabolismo de la alulosa Microbiota Bacterias patógenas

Información

Tipo Artículo de investigación
Derechos de autor
© El autor(es), 2021. Publicado por Cambridge University Press en nombre de la Sociedad de Nutrición.


Alulosa en alimentos y niveles de exposición

La D-alulosa, una cetohexosa poco común, es un epímero de la D-fructosa. Se produce en la naturaleza mediante epimerasas que convierten la fructosa u otras cetohexosas en alulosa, pero también puede producirse a partir de la fructosa mediante conversión química, mediada por el calor y el pH.

Por lo tanto, no es sorprendente que la alulosa se vuelva detectable en productos tratados térmicamente, especialmente cuando contienen altas concentraciones de fructosa o sacarosa.

Tampoco es sorprendente que el tratamiento térmico de los alimentos que contienen mayores cantidades de dichos azúcares dé como resultado productos Maillard, que en el caso de la alulosa es ß- lactoglobulina ( Referencia Zeng, Zhang y Guan 1 ) .

Con base en un análisis del contenido de alulosa de los alimentos convencionales (sin alulosa añadida), se estimó que la ingesta diaria promedio de alulosa (desayuno, almuerzo y cena) en Japón era de 206 mg/día, incluyendo refrescos y algunos jugos de frutas ( Referencia: Oshima, Kimura e Izumori 2 ) .

Las mayores cantidades de alulosa se encontraron en las salsas de caramelo y Worcestershire, azúcar moreno, ketchup, cola y algunas frutas secas y enlatadas (ver Tabla 1 ).

Aunque estos resultados no pueden aplicarse directamente a evaluaciones de exposición adecuadas en otros países, parece plausible estimar que la ingesta diaria normal a través de una dieta de estilo occidental (productos no fortificados) no debería superar los 200 mg/día.

Es interesante destacar que la excreción urinaria de alulosa a partir de una dieta de base de este tipo se estimó en 25-50 mg/día basándose en 1,5 L de orina ( Whistler, Singh y Lake, referencia 3 ) , lo que es coherente con la biodisponibilidad oral limitada de la alulosa.

Tabla 1. Contenido de D-alulosa presente de forma natural en los alimentos

(tomado de: ( Referencia: Oshima, Kimura e Izumori 2 ) )

En un estudio reciente realizado en Alemania, se analizaron muestras de orina de 300 voluntarios para detectar la presencia de aproximadamente 50 azúcares y derivados del azúcar diferentes.

Los datos de ingesta dietética se recopilaron mediante un recordatorio de 24 horas. Los niveles urinarios de alulosa se correlacionaron positivamente con el consumo de pan y otros productos horneados, que constituyen una parte significativa de la ingesta diaria de carbohidratos en Alemania ( Referencia: Mack, Weinert y Egert 4 ) .

La misma plataforma analítica MS se utilizó para analizar los niveles plasmáticos posprandiales en voluntarios sanos y en sujetos con resistencia a la insulina o diabetes tipo II para detectar la aparición de azúcares y derivados del azúcar cuando se ingirieron 50 g de maltodextrina como prueba de tolerancia a la glucosa oral.

Sorprendentemente, los niveles de alulosa aumentaron de manera constante durante 90 minutos, independientemente del estado de salud, mientras que los niveles de glucosa mostraron perfiles característicos, alcanzando un máximo aproximadamente entre los 30 y 60 minutos ( Referencia Mack, Ferrario y Weinert 5 ) .

El nivel de alulosa en el producto de maltodextrina se encontraba por debajo del límite de detección. Este hallazgo, que indica un aumento de los niveles de alulosa en sangre en el estado posprandial (hasta 90 minutos), podría deberse a la absorción de la solución de prueba ingerida, pero también podría reflejar la producción endógena de glucosa, que las células convierten en fructosa, fosfatos y fructosa. Sin embargo, se desconoce qué 3-epimerasa (probablemente a través de un efecto secundario) puede mediar dicha producción endógena de alulosa.

Suponiendo que la alulosa se complementa en productos similares a los que se encuentran en los EE. UU. o Japón, y teniendo en cuenta los niveles de consumo de alimentos pertinentes en Europa (por ejemplo, según la base de datos completa de consumo de alimentos de la Agencia Europea de Normas Alimentarias), se puede esperar una ingesta promedio de D-alulosa por parte de un adulto de aproximadamente 400 mg/kg de peso corporal a partir de dichos productos fortificados.

Esta estimación sitúa la ingesta de alulosa cerca de la ingesta de fructosa procedente de azúcares añadidos en los países europeos ( Referencia: Azaïs-Braesco, Sluik y Maillot 6 ) .

Destino de la alulosa ingerida

En los mamíferos, la alulosa utiliza esencialmente las mismas vías de absorción, distribución y excreción que la fructosa dietética.

La absorción de alulosa del intestino está mediada por el transportador GLUT5 en las membranas apicales de las células epiteliales, mientras que la exportación a través de la membrana basolateral es a través de GLUT2 ( Referencia Kishida, Martinez, e Iida 7 ) .

Dado que ambos transportadores son uniportadores que median el equilibrio a través de la membrana, la dirección del transporte está determinada únicamente por el gradiente de concentración.

La captación intestinal de fructosa parece depender de su metabolismo en las células epiteliales, lo que resulta en la liberación de glucosa y varios ácidos orgánicos a la circulación portal. Esto se ha demostrado recientemente con precisión en ratones utilizando fructosa marcada con 13C ( Jang, Hui y Lu, refs . 8 ) .

Al igual que los humanos, los ratones tienen una absorción limitada de fructosa en el intestino delgado, probablemente debido a la baja densidad de GLUT5 en las membranas apicales en comparación con SGLT1, el GLUT acoplado a sodio electrogénico responsable del transporte de alto rendimiento de glucosa y galactosa.

La absorción limitada de fructosa provoca malestar intestinal, que se asocia con diarrea osmótica y fermentación por comunidades microbianas en las partes distales del intestino, lo que conduce a la formación de gases y distensión abdominal ( Referencia: Jones, Butler y Brooks 9 ) .

La formación de gases (principalmente hidrógeno) se controla fácilmente en el aire exhalado después de la ingestión de fructosa, y muchos consumidores experimentan una absorción limitada de fructosa y una mayor formación de gases con dosis agudas de fructosa que superan los 25-50 g.

La malabsorción se ha convertido en un problema común en las últimas décadas debido al aumento de la ingesta de fructosa en los alimentos y bebidas.

Es importante destacar que la malabsorción de fructosa puede superarse mediante la administración concomitante de glucosa. Este efecto depende de la dosis, y la malabsorción de fructosa ya no es detectable con una estequiometría fructosa-glucosa de 1:1 ( Referencia: Truswell, Seach y Thorburn 10 ) .

Este hallazgo es consistente con la observación de que la mayoría de los pacientes con malabsorción de fructosa no experimentan efectos intestinales desagradables al consumir sacarosa.

Los mecanismos moleculares que subyacen a la mejora de la absorción de fructosa del intestino por la glucosa aún no se comprenden completamente, pero se ha planteado la hipótesis de que la glucosa permite que GLUT2 se integre en la membrana apical, lo que permite la absorción de más fructosa y glucosa ( Ref. Kellett y Helliwell 11 , Ref. Röder, Geillinger y Zietek 12 ) .

Actualmente también se desconoce si la glucosa puede mejorar la absorción de alulosa a través del mismo mecanismo.

La alulosa, al igual que la fructosa, tiene una capacidad de absorción limitada, tolerándose dosis superiores a 0,4 g/kg de peso corporal/día sin molestias intestinales ( Referencia: Han, Choi y Kim 13 ) .

Se estima que el grado de absorción de alulosa en todo el intestino es aproximadamente el 70% de la dosis oral ( Referencia Tsukamoto, Hossain y Yamaguchi 14 , Referencia Moura 15 ) .

Queda por determinar si se producen efectos secundarios negativos adicionales de la ingesta de alulosa cuando ésta se consume sola y no en combinación con otros alimentos dietéticos (alimentos o bebidas) que también contienen glucosa o sacarosa.

Se ha demostrado que, al igual que la fructosa, la alulosa media la secreción del péptido similar al glucagón 1 (GLP-1) de las células L enteroendocrinas de rata.

Este tipo de célula epitelial se encuentra en todo el intestino, pero muestra la mayor densidad en el íleon y el colon.

El GLP-1 reduce la tasa de vaciamiento gástrico y, además de su efecto agudo sobre la producción de insulina dependiente de la glucosa, es responsable de mantener la masa vital de células ß en el páncreas.

Un estudio en ratones C57BL/6, en el que se administró alulosa intragástricamente en dosis de 1 y 3 g/kg, describió un aumento de la secreción de GLP-1 y una disminución transitoria de la ingesta de alimentos, que ya no se observó cuando se utilizaron animales sin el receptor de GLP-1 . Referencia: Hayakawa, Hira y Nakamura 16 .

En otro estudio en modelos animales sanos y obesos-diabéticos, la alulosa también indujo la liberación de GLP-1, redujo la ingesta de alimentos y mostró efectos positivos sobre la tolerancia a la glucosa ( Referencia Iwasaki, Sendo y Dezaki 17 ) .

Se desconoce si esta actividad metabólica de la alulosa es relevante en humanos, dada la ingesta diaria total esperada de 10 a 30 g.

Además, la secreción y la detección de hormonas en el intestino muestran diferencias notables entre roedores y humanos. Por lo tanto, se necesitan estudios en humanos que examinen específicamente la respuesta gastrointestinal a la alulosa.

Dado que todavía no se dispone de datos humanos sobre el destino (es decir, la distribución en los órganos) de la alulosa absorbida, los resultados de estudios con animales y la analogía con la fructosa ayudan a determinar el estado actual de las sustancias "conocidas" y permiten realizar estimaciones basadas en la información faltante.

Los primeros estudios en animales realizados en ratas investigaron el destino de la alulosa utilizando un trazador radiactivo de 14C administrado por vía intravenosa (iv) u oral ( referencia 3 de Whistler, Singh y Lake ) .

La recuperación de radiactividad después de la administración intravenosa mostró que se excretó más del 95% y fue detectable en la orina a las 6 horas.

Por el contrario, 72 horas después de la administración oral, aproximadamente el 40% del trazador permaneció en la carcasa, el 37% en la orina y el 15% fue detectable como dióxido de carbono.

Esto último sugiere fuertemente que la microbiota intestinal es capaz de metabolizar la alulosa que llega al colon, liberando así CO2, mientras que el 12% del trazador se excretó en las heces.

En un estudio posterior en el que se utilizó alulosa radiomarcada en ratones, se utilizó autorradiografía para identificar los órganos que retenían el trazador ( Referencia Tsukamoto, Hossain y Yamaguchi 14 ) .

Solo el hígado y la vejiga urinaria mostraron una acumulación significativa 30 minutos después de la inyección intravenosa. El análisis de sangre completa mostró una eliminación rápida con una vida media de <15 minutos. Sin embargo, al analizarlo 7 días después de la administración oral de 100 mg de alulosa por kilogramo de peso corporal, aún se encontró trazador en el hígado y los intestinos (incluido el contenido).

Actualmente, sólo un estudio en humanos informa la concentración plasmática posprandial de D-alulosa después de la administración oral en una dosis única de 0,5 g/kg de peso corporal ( Referencia Kuzawa, Ikeda y Kagaya 18 ) .

En comparación con la administración de glucosa y fructosa, el nivel plasmático máximo de alulosa alcanzó casi 3 mM, aumentando de manera similar al de la glucosa, pero los niveles de fructosa solo aumentaron aproximadamente 300 µM.

Mientras que los niveles de glucosa alcanzaron su máximo a los 30 minutos, los niveles de alulosa alcanzaron su máximo a la hora, pero permanecieron por encima de los niveles de ayuno durante más de 6 horas.

Estos resultados son consistentes con un metabolismo significativo de la fructosa en el intestino, lo que impide aumentos significativos en la sangre periférica, mientras que en ausencia de metabolismo, los niveles de alulosa imitan los niveles de glucosa, aunque debido a la insulina, la glucosa puede eliminarse de la sangre más rápidamente que la alulosa.

La rápida eliminación de las moléculas de la sangre se produce en los riñones mediante la filtración glomerular y la posterior excreción urinaria. Sin embargo, la membrana apical de las células tubulares proximales del riñón también contiene GLUT5, lo que significa que siempre habrá algún nivel de alulosa remanente en el tejido renal. Suponiendo que entre el 50 % y el 70 % de la dosis de alulosa absorbida en el intestino finalmente aparece en la orina, el tracto urogenital está expuesto a concentraciones bastante altas de alulosa.

Al calcular la concentración urinaria promedio de alulosa, para una dosis diaria de 10 a 40 g de alulosa, que proviene de alimentos y bebidas fortificados, el nivel de alulosa urinaria puede superar fácilmente los 10 mM.

Los expertos y las autoridades han planteado el posible impacto en las infecciones del tracto urogenital como una preocupación de seguridad, ya que proporciona un sustrato adicional para las bacterias.

Sin embargo, el tratamiento de pacientes diabéticos con inhibidores de SGLT2, que tienen como objetivo aumentar la excreción urinaria de glucosa bloqueando la reabsorción tubular de glucosa filtrada a través de SGLT2, también eleva los niveles de glucosa por encima de 10 mM ( Lista de referencia y Whaley 19 ) .

Esto también se identificó como un riesgo potencial de promover infecciones del tracto urinario durante las primeras etapas del desarrollo del inhibidor de SGLT2.

Sin embargo, un metaanálisis reciente basado en el seguimiento a largo plazo de miles de pacientes no encontró evidencia de tal aumento en la incidencia de infecciones del tracto urinario ( Referencia: Dave, Schneeweiss y Kim 20 ) .

Alulosa y microbios intestinales comensales

Dado que el GLUT5 tiene una capacidad limitada para transportar alulosa, las cantidades que no se absorben completamente en el intestino delgado superior llegan al intestino delgado y al colon y pueden ser metabolizadas por las bacterias comensales que viven allí.

Un cierto nivel de utilización ya fue indicado por el hallazgo de producción de CO2 a partir de la alulosa marcada en los primeros experimentos con roedores antes mencionados. ( Whistler, Singh y Lake referencia número 3 ) .

Estudios más sistemáticos sobre la utilización/fermentación de la alulosa en ratas han examinado la relación dosis-respuesta del 10, 20 o 30 % (p/p) de alulosa en la dieta, seguido del análisis de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) en el contenido cecal. Se observó un aumento dosis-dependiente en las concentraciones de acetato, propionato y butirato ( Referencia Matsuo, Tanaka y Hashiguchi 21 ) , y este perfil fue similar al de otros carbohidratos fermentables, como la fructosa o los fructanos. Aunque los AGCC se consideran beneficiosos, estudios en ratones con fructosa marcada con 13 C ( Ref. Zhao, Jang y Liu (22 ) han demostrado que el acetato, como especie dominante de ácido graso de cadena corta en la fermentación colónica, puede ser utilizado como sustrato de partida por la sintasa de ácidos grasos del hígado de roedores, lo que puede ser un mecanismo por el cual la fructosa en dosis altas induce enfermedad del hígado graso no alcohólico en roedores y humanos.)

Sin embargo, esto sugeriría que la alulosa también podría causar la síntesis de grasa hepática a través del acetato producido por bacterias comensales. Además, estos estudios también abordan el valor energético de la alulosa.

Aunque el azúcar no se metaboliza en las células de mamíferos, la producción de SCFA proporcionaría energía al huésped, de forma similar a otros sustratos fermentables.

Sin embargo, para la alulosa, se ha sugerido un “rendimiento calórico” menor de aproximadamente 0,4 kcal/g ( Referencia Moura 15 ) , ya que solo una fracción de la dosis ingerida llega al colon y, además, la tasa de fermentación de la alulosa puede ser mucho menor en humanos que en roedores.

Así lo sugiere un estudio que utilizó el análisis del gas hidrógeno (H2) en el aire exhalado como indicador de fermentación, similar a la prueba estándar de malabsorción de fructosa.

Cuando se administró en tres dosis de hasta 0,33 g/kg de peso corporal y se comparó con la misma dosis de fructooligosacáridos, la alulosa no aumentó el H2 exhalado, pero Se observó un aumento dependiente de la dosis para las oligofructosas ( Iida , Hayashi y Yamada referencia 23 ) .

Por lo tanto, los autores concluyeron que la alulosa en una dosis razonable (23 g para una persona de 70 kg) no muestra una fermentación significativa y, por lo tanto, no produce energía a través de ácidos grasos de cadena corta (AGCC).

Además, los estudios in vitro con 35 cepas bacterianas comúnmente presentes en el microbioma comensal no mostraron una fermentación significativa de alulosa cuando se incubaron con soluciones de D-glucosa o D-alulosa al 0,5 % durante 96 horas, seguido de mediciones de pH para medir la producción de ácidos orgánicos de los sustratos ( Iida, Hayashi y Yamada ref. 23 ) .

No se observó un aumento significativo en los niveles de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) fecales en ratones alimentados con una dieta rica en grasas (40 % de energía procedente de grasas) durante 16 semanas y suplementados con un 5 % de su peso corporal de D-alulosa (con o sin suplemento). Referencia: Han, Park y Choi 24 .

El análisis del microbioma de muestras fecales de ratones mediante la secuenciación del gen ARNr 16S reveló algunos cambios en la composición de la microbiota, pero todos estos cambios se correlacionaron con cambios en el peso corporal de los animales, lo que dejaba incierto si la alulosa tenía un efecto directo o indirecto, mediado por el peso, en el microbioma. Los mismos autores, utilizando las mismas dietas y el mismo diseño de estudio (presumiblemente del mismo estudio), informaron cambios similares en el microbioma, pero los efectos en los niveles de AGCC fueron diferentes ( Referencia: Han, Yoon y Choi 25 ) .

Estos datos parcialmente idénticos se presentaron en tres estudios y ya han sido identificados (PubPeer: https://pubpeer.com/publications/1C5ADDF6BF9F4E555B598F39AE9B5A ).

En resumen, la base de conocimientos actual sobre el destino de la alulosa no absorbida en roedores y humanos es insuficiente para sacar conclusiones sobre si el consumo regular de mayores cantidades de alulosa procedente de productos fortificados tendría un impacto significativo en la composición de la microbiota o en el espectro de metabolitos colónicos.

Alulosa y bacterias patógenas

Se han planteado preocupaciones de seguridad con respecto al consumo de alulosa, ya que los informes han sugerido que la alulosa puede proporcionar un sustrato para bacterias potencialmente dañinas ( Blin, Passet y Touchon referencia 26 ) .

Por lo tanto, el consumo de alulosa puede proporcionar una ventaja de crecimiento a estas bacterias y aumentar la incidencia y/o gravedad de la infección ( Referencia: Martin, Cao y Wu 27 ) .

Se ha propuesto previamente un escenario similar para otro carbohidrato, la trehalosa. Cepas de Clostridioides difficile , un patógeno oportunista de relevancia médica que causa colitis tras la terapia con antibióticos, principalmente en pacientes ancianos hospitalizados, metabolizan la trehalosa ( Referencia: Collins, Robinson y Danhof 28 ) .

Con base en estos hallazgos, se ha propuesto el uso de trehalosa en humanos para aumentar la susceptibilidad a la infección por C. difficile y promover la colonización y la infección sintomática. Sin embargo, estudios posteriores no han confirmado la producción de toxina de C. difficile inducida por trehalosa ni una evolución más grave de la infección en un modelo murino de infección, y la presencia del grupo de genes de trehalosa en aislados de C. difficile no se ha asociado con resultados adversos en una gran cohorte humana ( Eyre, Didelot y Buckley 29 , Saund, Rao y Young 30 ) .

Por lo tanto, la capacidad de las bacterias para descomponer un nutriente no aumenta necesariamente el riesgo de infección en las personas expuestas a ese nutriente.

De manera similar, se ha demostrado la capacidad de metabolizar la alulosa en aislamientos ambientales y clínicos que pertenecen al complejo de especies de Klebsiella pneumoniae y están asociados con un grupo de genes de utilización ( Blin, Passet y Touchon referencia 26 , Referencia: Wyres, Lam y Holt 31 ) .

Cabe destacar que K. pneumoniae puede utilizar un amplio espectro de más de 100 fuentes de carbono diferentes, y aún no se han determinado la función detallada y la especificidad de la alulosa de los ocho genes codificados por el operón que permite su utilización.

El uso de alulosa tampoco se ha asociado con una mayor expresión de factores de virulencia. Más bien, se cree que proporciona una ventaja metabólica competitiva, lo que permite un crecimiento más rápido en su nicho ecológico o foco de infección. K. pneumoniae es un miembro común de la microbiota entérica humana, y la colonización per se no produce resultados adversos.

Aunque K. pneumoniae puede causar infecciones, como infecciones del tracto urinario, en individuos sanos, La mayoría de las infecciones por K. pneumoniae ocurren en individuos con afecciones médicas subyacentes y en unidades de cuidados intensivos ( Referencia Martin y Bachman 32 ) .

Sin embargo, en tales circunstancias , las propiedades de K. pneumoniae como el crecimiento rápido, la capacidad de desarrollar resistencia a casi todos los antibióticos y su resistencia a los factores ambientales juegan un papel crítico ( Referencia Chen, Mathema y Chavda 33 ) .

Sin embargo, no se puede descartar que la excreción renal y las concentraciones urinarias elevadas de alulosa promuevan el crecimiento local y la infección del tracto urinario ( Referencia Tsukamoto, Hossain y Yamaguchi 14 ). Más recientemente, especialmente en la región de Asia y el Pacífico, se han notificado casos de Abscesos hepáticos adquiridos en la comunidad causados ​​por K. pneumoniae en ausencia de enfermedad del tracto biliar en individuos aparentemente inmunocompetentes ( Ref. Russo y Marr 34 ) .

Aún no se han identificado los mecanismos subyacentes. Sin embargo, el consumo de alulosa, disponible en algunos países de la región desde hace años, aún no se ha vinculado con estas infecciones.

Al comparar los aislados de K. pneumoniae de pacientes hospitalizados infectados y colonizados, Martin RM et al. ( Referencia Martin y Bachman 32 ) encontraron una sobrerrepresentación de cepas positivas al grupo de utilización de alulosa y cepas putativas competentes en la utilización de alulosa entre los aislados de individuos infectados en comparación con los individuos colonizados. También observaron que el crecimiento bacteriano ocurrió en presencia de alulosa, y que este crecimiento dependía de una permeasa funcional que sirve para importar alulosa. Finalmente, utilizando una coinfección de una cepa de K. pneumoniae competente para permeasa y una deficiente en permeasa en un modelo de infección pulmonar competitiva, observaron un crecimiento orgánico ligeramente mayor de bacterias competentes para permeasa ( Referencia Martin, Cao y Wu 27 ) .

Con base en estos resultados, y de forma similar al ejemplo de trehalosa/ C. difficile mencionado anteriormente, se ha sugerido que el consumo de alulosa promueve la colonización y aumenta la susceptibilidad a la infección por K. pneumoniae .

Sin embargo, persisten preguntas importantes. En primer lugar, la especificidad de los genes que utilizan alulosa dentro del operón no se ha demostrado formalmente, y la concentración de alulosa en diferentes partes del cuerpo es prácticamente desconocida.

Además, la abundancia de K. pneumoniae en la microbiota intestinal tras el consumo oral de alulosa, en ausencia de otros factores de selección como la terapia con antibióticos, requiere mayor investigación, ya que constituye un posible reservorio de infecciones posteriores. En cuanto a las infecciones, las infecciones del tracto urinario pueden ser de especial interés debido a la excreción renal de alulosa ( Referencia: Tsukamoto, Hossain y Yamaguchi 14 ; Referencia: Iida, Hayashi y Yamada 23 ) .

Sin embargo, el aumento de las concentraciones urinarias de carbohidratos no necesariamente aumenta el riesgo de infección. No se ha demostrado que el aumento de la excreción renal de glucosa tras el tratamiento con inhibidores de SGLT-2 conduzca a una mayor incidencia de infecciones del tracto urinario ( Referencia: Dave, Schneeweiss y Kim 20 ) .

Por último, es necesario demostrar la ventaja propuesta del metabolismo de la alulosa para K. pneumoniae en presencia de glucosa y otros carbohidratos durante la infección de sitios corporales sistémicos .

Cabe destacar que K. pneumoniae exhibe un metabolismo amplio y su crecimiento en presencia de glucosa fue mucho más rápido que en presencia de concentraciones similares de alulosa ( Referencia: Martin, Cao y Wu 27 ) .

La alulosa y sus efectos metabólicos generales sobre la salud

La mayoría de los estudios publicados sobre la alulosa se han centrado en sus supuestos beneficios para la salud como sustituto del azúcar con un valor energético insignificante. Estudios tanto en roedores como en humanos han examinado los efectos de la alulosa en las respuestas metabólicas a corto plazo, como la secreción de insulina y el control glucémico, así como en el control del peso y los biomarcadores de enfermedades en estudios a medio plazo. Nos centraremos en los estudios en humanos, ya que casi todos los estudios con roedores han utilizado alulosa en dosis no aptas para humanos (según la dosificación alométrica) debido a las molestias gastrointestinales y los efectos adversos con dosis de alulosa superiores a 30 g.

Se han realizado varios estudios en individuos sanos y en individuos con prediabetes o diabetes tipo 2 manifiesta para evaluar el efecto de la alulosa sobre los parámetros glucémicos en respuesta a una prueba de tolerancia a la glucosa oral con 75 g de D-glucosa o elementos de prueba específicos.

En un estudio reciente realizado en Canadá, se añadieron 0,5 o 10 g de alulosa a 75 g de glucosa con fructosa como comparador y se administraron a sujetos sanos. La dosis más alta de alulosa no tuvo efecto en el AUC de los perfiles de glucosa ( Ref. Noronha, Braunstein y Glenn 35 ) .

Los mismos investigadores realizaron un estudio similar en individuos con diabetes tipo 2, pero aquí encontraron un efecto modesto de la alulosa en el control de la glucemia, mientras que los niveles de insulina se mantuvieron sin cambios ( Referencia Braunstein, Jarvis y Noronha 36 ) .

Sin embargo, en un estudio en el que a sujetos sanos se les administraron 75 g de maltodextrina en lugar de glucosa en presencia o ausencia de 2,5, 5 o 7,5 g de alulosa, se observaron disminuciones significativas en el AUC de glucosa en sangre e insulina con las dos dosis más altas de alulosa ( Referencia Iida, Kishimoto y Yoshikawa 37 ).

Este efecto se debe a la membrana mucosa de alulosa. Se explicó por una posible inhibición de la α- glucosidasa, pero esto no fue confirmado experimentalmente.

Un estudio reciente en voluntarios europeos sanos examinó los efectos de la alulosa en diferentes dosis en comparación con un fondo de una solución de prueba de sacarosa de 50 g y observó una reducción significativa en los picos de glucosa plasmática después de 30 minutos cuando las dosis más altas de alulosa, 7,5 y 10 g, se tomaron con sacarosa ( Ref. Franchi, Yaranov y Rollini 38 ) .

Sin embargo, un metaanálisis que resumió datos de tres estudios en humanos realizados en Asia sobre los efectos de la alulosa y el control glucémico concluyó que la alulosa no mostró ningún efecto beneficioso ( Referencia Noronha, Braunstein y Blanco Mejia 39 ) .

Se ha demostrado que la alulosa reduce el peso corporal y las reservas de grasa corporal en varios modelos animales de obesidad inducida por la dieta o genéticamente, en animales propensos a la obesidad y la diabetes.

A diferencia de estos estudios con roedores, hay muy pocos estudios disponibles que hayan evaluado los efectos en humanos.

Se observó una pérdida de peso significativa, con una reducción correspondiente en la masa grasa medida mediante tomografías computarizadas, en voluntarios sanos con sobrepeso moderado a severo que recibieron 4 g o 7 g de alulosa en forma de bebidas de prueba dos veces al día durante 12 semanas ( Referencia Han, Kwon y Yu 40 ) .

Se sirvió una bebida endulzada con sucralosa como placebo. Sin embargo, el efecto de la D-alulosa sobre el peso corporal fue moderado, con una disminución del IMC de 0,38 kg/m² en el grupo de dosis alta en comparación con el grupo placebo.

Los marcadores lipídicos sanguíneos (lipoproteínas), marcadores de control glucémico (HbA1c, glucosa e insulina en ayunas, HOMA-IR) y otros biomarcadores no mostraron cambios significativos.

Esto confirma una vez más que los efectos de la alulosa en los seres humanos son menos probables que los observados en roedores, a los que normalmente se les administran dosis de alulosa irrealmente altas.

En un pequeño ensayo clínico en personas con deterioro del metabolismo de la glucosa, se observaron aumentos en el colesterol total y LDL después de 12 semanas de ingesta diaria de 15 g de D-alulosa . Referencia Tanaka, Kanasak y Hayashi 41 ) .

Un ensayo controlado aleatorio posterior en el que participaron 90 personas con niveles de colesterol LDL moderadamente elevados examinó los efectos del consumo a largo plazo de D-alulosa durante 48 semanas.

Los participantes se dividieron en un subgrupo con dosis alta de D-alulosa (15 g/día), un subgrupo con dosis baja de D-alulosa (5 g/día) y un subgrupo placebo. No se observaron cambios significativos en los niveles de colesterol total y LDL, y el consumo a largo plazo de D-alulosa no alteró otros factores de riesgo cardiovascular establecidos.

Se observó una leve mejoría en la actividad de las enzimas hepáticas y en la puntuación de hígado graso. Si bien no se presentaron datos antropométricos, los autores mencionan que los cambios no fueron clínicamente significativos ( Referencia: Tanaka, Kanasak y Hayashi 41 ) .

Debido a la estructura y absorción de la D-alulosa, su tolerabilidad ha suscitado interés desde el inicio de los estudios en humanos. En una revisión sistemática reciente, Han et al . examinaron la relación dosis-respuesta de la tolerabilidad gastrointestinal de la D-alulosa ( Referencia: Han, Kwon y Yu 40 ) .

Al aumentar gradualmente la dosis de D-alulosa, se observaron diarrea grave y otros síntomas gastrointestinales con una dosis de 0,5 g/kg de peso corporal. Por lo tanto, los autores recomendaron una dosis única máxima de D-alulosa de 0,4 g/kg de peso corporal y una dosis diaria total máxima de 0,9 g/kg de peso corporal.

Este aspecto también se tuvo en cuenta en el estudio a largo plazo de Tanaka et al ., donde los autores no informaron diferencias significativas en la incidencia de efectos secundarios entre el grupo placebo y los grupos de D-alulosa ( Referencia Tanaka, Kanasak y Hayashi 41 ) .

Resumen

Lo conocido

La alulosa se considera segura para el consumo humano, y esto se refleja en su estatus de seguridad generalmente reconocido y su uso seguro en muchos países.

Como epímero de la D-fructosa, sigue a la fructosa en la absorción, distribución y excreción de acuerdo con vías y mecanismos, excepto por la falta de metabolismo en las células de mamíferos.

Se ha estimado que la dosis tolerable en humanos es de 400 mg/kg de peso corporal y una sola comida.

La absorción oral es del 50-70% de la dosis oral, llegando la fracción no absorbida a la microbiota.

Los datos disponibles, especialmente los resultados de estudios en humanos, muestran una tasa de fermentación muy baja (si es que hay alguna), con poca producción de ácidos grasos de cadena corta y, por lo tanto, un “rendimiento calórico” muy bajo.

Su pequeño efecto sobre el peso corporal y la grasa corporal, junto con su efecto mínimo sobre otros marcadores metabólicos, como se ha demostrado en humanos, lo convierte en un sustituto del azúcar adecuado con potencial utilidad en el control del peso .

Las incógnitas

Existe una clara falta de estudios en humanos que analicen los efectos de la alulosa en regímenes de dosificación realistas y con puntos finales o marcadores intermedios claramente definidos.

Las observaciones interesantes realizadas en roedores deben demostrarse en estudios de intervención humana, como la capacidad de inducir la secreción de hormonas gastrointestinales como el GLP-1.

También parece necesario investigar posibles modificaciones de las proteínas, ya que el consumo regular y en dosis más elevadas de alulosa como azúcar reductor puede sufrir reacciones de Maillard, que se sabe que modifican las proteínas y otras entidades biológicas.

Además, los cambios en la microbiota intestinal descritos en ratones requieren un análisis cuidadoso en estudios con humanos, incluida la evaluación de la posible ventaja de crecimiento de las bacterias patógenas como parte del microbioma comensal, o en términos de efectos sistémicos y relevancia clínica.

Parece que en dichos estudios se deberían utilizar como referencia otros sustitutos del azúcar de eficacia probada, como los polioles u otros monosacáridos.

Reconocimiento

Esta investigación no recibió apoyo específico de ninguna agencia de financiamiento, ni del sector comercial ni del sector sin fines de lucro.

Todos los autores contribuyeron a la redacción y/o revisión de partes del manuscrito, siendo H. Daniel el autor principal.

No existen conflictos de intereses entre los coautores.

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