Plácido Navas y Guillermo López-Lluch

Centro Andaluz de Biología del Desarrollo / Universidad Pablo de Olavide-CSIC. Sevilla.

El organismo de un animal se encuentra de forma permanente en un frágil equilibrio fisiológico gracias al cual puede responder a todas las demandas de movimiento, de relación con el entorno y otros individuos, y de reproducción. Este equilibrio es esencialmente bioenergético y acompasa la ingesta de alimentos y captación de oxígeno con el consumo de la energía necesaria para realizar todas sus funciones y, en el caso de los organismos homeotermos, entre los cuales se encuentran los mamíferos, el mantenimiento de la temperatura corporal. En resumen, el organismo del animal oxida (quema) los productos obtenidos de los alimentos utilizando numerosas reacciones bioquímicas en las que va extrayendo la energía contenida en ellos. Esa energía la acumula mayoritariamente en una molécula llamada ATP que actúa como una pila eléctrica proporcionando la energía acumulada en aquellas reacciones que lo demanden como por ejemplo la contracción muscular.

La magnificencia del sistema animal radica en obtener hasta la última gota de energía acumulada en los alimentos con una eficacia mayor que cualquier central térmica. Por ejemplo, la energía acumulada en un tronco se puede desprender en forma de calor cuando se quema, como por ejemplo en un incendio o una chimenea en muy poco tiempo. Sin embargo, si una colonia de termitas se instala en el mismo tronco es capaz de alimentarse de él durante años y aprovechar lentamente su energía para mantenerse vivas y además generar millones de nuevos individuos. Así pues, el sistema vivo animal ha evolucionado generando la diversidad que conocemos gracias a una maquinaria interna capaz de acoplar la energía procedente de los alimentos para completar sus actividades esenciales como crecimiento, comunicación y reproducción. Con el paso del tiempo, y fundamentalmente después de terminado el periodo fértil para la reproducción, los mecanismos involucrados en convertir en energía útil aquella contenida en los alimentos van perdiendo eficacia a la vez que las moléculas que conforman nuestras células, principalmente ADN, proteínas y lípidos, acumulan daños de forma que se llega al declive del individuo hasta su muerte. Durante este proceso pueden aparecer otros trastornos que afectan negativamente a los múltiples procesos del ser vivo, las enfermedades, algunas de las cuales también llevan a la muerte, que rompen el ciclo de un envejecimiento saludable.

Los objetivos básicos de los científicos interesados en el estudio de la salud humana van encaminados a conocer las causas y mecanismos de las enfermedades que nos permitan vencerlas para así conseguir que los individuos lleguen a la máxima esperanza de vida, pero también a conocer y encontrar fórmulas y estrategias para que el declive que se produce al final de la vida ocurra en las mejores condiciones posibles.

Como hemos indicado anteriormente la supervivencia de los animales depende directamente de la capacidad de extracción de la energía ingerida en la nutrición por lo que la composición y calidad de los nutrientes tienen una incidencia directa en la salud como concepto básico de equilibrio interno del individuo. En ese sentido, los científicos han dedicado sus esfuerzos en conocer ese equilibrio interno y sobre todo en cómo se produce el rendimiento energético a partir de los alimentos. Los pilares fundamentales de los alimentos son los glúcidos, los lípidos y las proteínas. Los glúcidos representan la fuente más común de energía pero también contribuyen a la estructura de los ácidos nucleicos y participan en las modificaciones de proteínas y lípidos. Los lípidos funcionan mayoritariamente en la estructura de las membranas celulares y en las lipoproteínas de la sangre, pero representan la mayor reserva energética de los animales particularmente los mamíferos. Las unidades básicas de las proteínas, los aminoácidos, son las encargadas de soportar la estructura del organismo en forma de proteínas pero, en aquellas condiciones de deficiencia energética, pueden ser usados para producir glucosa o para generar energía. La integración de todas las rutas catabólicas (degradación) y anabólicas (síntesis) que siguen estos compuestos representa un entramado con un alto nivel de equilibrio que condiciona la interacción dependiente entre ellas. Cuando estas rutas metabólicas se hacen más precisas en cuanto al rendimiento entre ingesta y trabajo realizado podemos decir que es el máximo estado de salud posible. Veamos algunas de las condiciones más evidentes para entender esta afirmación.

Una alimentación excesiva en hidratos de carbono, como ocurre habitualmente entre los jóvenes en los países desarrollados, lleva a que la ingesta bioenergética sea muy superior a la necesaria por lo que este exceso es utilizado por la maquinaria anabólica para guardar el excedente en su lugar natural, el panículo adiposo, por lo que se produce el sobrepeso y la obesidad. Al mismo tiempo se induce un funcionamiento al límite de la producción de insulina por parte de las células beta del páncreas pudiendo llegar con facilidad a su agotamiento induciendo diabetes. Un cuadro similar ocurre si se produce una alimentación cargada de lípidos, sobre todo poli-insaturados, componente habitual de los alimentos precocinados, ya que también conduce a la obesidad. No hay que recordar pues la imperiosa necesidad de una dieta equilibrada entre estos componentes junto con el aporte de vitaminas y minerales que aparecen en frutas y verduras para garantizar un metabolismo equilibrado y por tanto saludable.

En los últimos años se ha prestado especial atención a la dieta nutricional llamada restricción calórica (RC) que consiste en reducir la ingesta de calorías (fundamentalmente como azucares) manteniendo equilibrado el resto de los nutrientes. Esta intervención es la única no genética que aumenta la longitud de vida de los mamíferos y retrasa el desarrollo de enfermedades asociadas al envejecimiento. La RC actúa aumentando la eficacia bioenergética a través de la activación de las sirtuínas, proteínas asociadas a la regulación del envejecimiento.

Además de estos productos básicos nutricionales los alimentos contienen otros productos, normalmente en concentraciones bajas o muy bajas, que son imprescindibles para la regulación u optimización del metabolismo. Por ejemplo, cantidades pequeñas de hierro son necesarias para mantener el reciclaje de la hemoglobina o la vitamina C es necesaria para la renovación del colágeno en el tejido conjuntivo.

Recientemente se ha comprobado la importancia que tiene para mantener un metabolismo equilibrado unas moléculas conocidas como polifenoles, producidos en las plantas como componentes de la defensa ante infecciones. El polifenol que más interés ha despertado es el resveratrol, particularmente concentrado en la uva y frutos secos, ya que se ha demostrado su acción directa en la mejora del envejecimiento en organismos unicelulares como las levaduras de la cerveza, o en invertebrados como el gusano nematodo Caenorhabditis elegans o la mosca del vinagre Drosophila melanogaster o incluso en vertebrados como el pez cebra. Sin embargo, unos estudios más recientes han demostrado que el resveratrol induce un cambio importante en el metabolismo aumentando la eficacia de extracción bioenergética a través de un incremento en la cantidad de mitocondrias, los orgánulos responsables en los organismos de la mayor parte de la síntesis de ATP (Figura 1). Particularmente interesantes son los resultados que demuestran que en ratones tratados con resveratrol se reducen los riesgos de desarrollo de diabetes y, sobre todo, se previene el deterioro de la salud que una ingesta alta de grasas produce en estos ratones, incluyendo el mantenimiento de la estructura y función del hígado. En ausencia de resveratrol el hígado sufre una intensa acumulación de grasas en animales alimentados con una dieta rica en este componente de la dieta mientras que la adición de resveratrol evita dicha acumulación.

El resveratrol parece regular de manera importante los factores clave en la regulación metabólica del organismo. Así, la ingesta de un exceso calórico en forma de grasas induce un drástico efecto sobre la actividad de las células a todos los niveles, incluido el nivel génico. Sin embargo, en presencia de resveratrol, de las 150 modificaciones génicas observadas en una alimentación rica en grasas, 144 de ellas no se vieron afectadas por la presencia de este compuesto. Así, el resveratrol emerge como un factor importante en la regulación de la forma en la que la célula modifica su actividad dependiendo del tipo de nutriente que disponga (Figura 2).

Estos últimos resultados abren expectativas muy importantes para considerar el uso del resveratrol con el fin de frenar o prevenir el aumento de la obesidad en la población española o, para ser más riguroso, contribuir a prevenir los efectos secundarios patológicos de la obesidad. Sin embargo, esta esperanza sólo podrá materializarse cuando se desarrollen nuevas experimentaciones que confirmen y demuestren los mecanismos moleculares de la acción protectora del resveratrol y especialmente cuando se realicen los estudios con humanos. Siempre se ha considerado la dieta mediterránea como una dieta muy equilibrada en la los productos naturales se combinan con clara eficacia para la salud. Las uvas y los productos derivados de ellas, junto con el uso importante de los frutos secos en nuestra dieta, le da un valor más que significativo a la acción del resveratrol en el equilibrio alimento-salud demostrado en los estudios recientes.


Lecturas recomendadas:

Baur, J. A. et al. Resveratrol improves health and survival of mice on a high-calorie diet. Nature 444, 337-342 (2006)

Lagouge, M. et al. Resveratrol improves mitochondrial function and protects against metabolic disease by activating SIRT1 and PGC-1alpha.

Cell 127, 1109-1122(2006)

Lopez-Lluch, G. et al. Calorie restriction induces mitochondrial biogenesis and bioenergetic efficiency. Proc Natl Acad Sci U S A 103, 1768-1773 (2006)

Nisoli, E. et al. Calorie restriction promotes mitochondrial biogenesis by inducing the expression of eNOS. Science 310, 314-317 (2005)

 

Figura 1. El resveratrol activa la biogénesis mitocondrial en células humanas. La cantidad de mitocondrias se determinó usando un compuesto fluorescente que se asocia específicamente a éstas. El resveratrol incrementa la señal de manera dependiente de la dosis.


 Figura 2. El resveratrol afecta a la actividad de un regulador clave en el metabolismo celular. La sirtuina, una enzima deacetilasa, elimina los grupos acetilos (Ac) de otras proteínas entre las que se encuentra el factor PGC-1, un componente clave en la activación de la biogénesis mitocondrial, la gluconeogénesis y el catabolismo de lípidos. La actividad de la sirtuina depende del NAD+, un componente clave en los procesos de oxidación y reducción que permiten obtener energía a partir de los nutrientes y utilizarla posteriormente en la reconstrucción de la célula.