El doctor Alfonso Daniel Díaz Fonseca genera alternativas terapéuticas a partir del ácido gálico y el ferúlico, presentes en la cerveza, cuyo efecto puede revertir trastornos metabólicos que ocasionan demencia en el envejecimiento y Alzheimer

Investigadores de la Facultad de Ciencias Químicas de la BUAP, encabezados por el doctor Alfonso Daniel Díaz Fonseca, estudian el efecto neuroprotector de sustancias llamadas polifenoles, presentes en el proceso de la fermentación de la cerveza, y que ayudan a disminuir las alteraciones metabólicas y a su vez disminuir la aparición de un cuadro de demencia tipo Alzheimer.

La investigación realizada por el doctor Díaz Fonseca, adscrito al Departamento de Farmacia de esta facultad, se encamina a la generación de estrategias terapéuticas que mermen las deficiencias metabólicas que se ha demostrado son un factor de riesgo importante para generar demencia, tipo Alzheimer, esto a través del estudio del ácido gálico y ácido ferúlico contenidos en los polifenoles de la cerveza, los cuales ya fueron probados en un modelo animal de su laboratorio.

Qué son los polifenoles

Díaz Fonseca explicó que los polifenoles se distinguen por su actividad antioxidante y por reducir el riesgo de contraer enfermedades cardiovasculares; representan un grupo de moléculas caracterizadas por la presencia de más de un grupo fenol y grupos hidroxilos, lo que les confiere ese carácter antioxidante a las moléculas.

Se encuentran en diversas plantas y bayas, pero también en frutos rojos, chocolate, nueces, cacahuate, granadas, yerba mate, vegetales y otros granos, de ahí su presencia en bebidas como la cerveza o el vino.

Los polifenoles contenidos en estas bebidas podrían tener propiedades que regulan el metabolismo energético, además de ser neuroprotectores ya que pueden intervenir en los mecanismos de defensa frente al estrés celular y la neurodegeneración, lo que logra evitar o retrasar la muerte de las neuronas, declaró el investigador.

En el laboratorio y tras la caracterización de los polifenoles, Díaz Fonseca recurrió a modelos animales con síndrome metabólico, los cuales obtuvo después de alimentar a un grupo de roedores con una dieta alta en carbohidratos, a fin de lograr características metabólicas como hiperinsulinemia, hiperglucemia y colesterol elevado, entre otros padecimientos.

Posteriormente, al registrarse las características del síndrome metabólico en el modelo animal por el consumo de la dieta hipercalórica durante tres meses, también se presentó una reducción en la memoria de reconocimiento, es decir, los animales con síndrome metabólico no diferenciaron de forma correcta un objeto familiar de uno novedoso, en lo que respecta a su localización y forma geométrica.

El investigador añadió que para observar estos resultados propiciaron las condiciones para que el animal pudiera ubicar un objeto novedoso respecto a uno familiar, pero en el experimento los roedores con síndrome metabólico no supieron distinguirlos; es decir, se demostró que las dietas hipercalóricas modifican la toma de decisiones de los animales y al mismo tiempo generan un deterioro de la memoria, respecto al reconocimiento de objetos.

Una vez que los investigadores lograron reproducir estas características de daño a nivel  metabólico y cognitivo en los animales, lo siguiente fue inyectarles un péptido amiloide beta en su secuencia 1-42, el cual está presente en los pacientes que tienen Alzheimer.

Díaz Fonseca añadió que cuando este péptido cambia su conformación estructural se vuelve tóxico, por lo que se considera uno de los marcadores de diagnóstico para la enfermedad de Alzheimer, lo que se conoce como placas neuríticas, también llamadas seniles, las cuales generan espacios interneuronales de la sustancia gris del cerebro por el depósito del péptido amiloide beta.

“Lo que hacemos es generar un modelo de síndrome metabólico, al que le sumamos un modelo de Alzheimer, a fin de analizar el comportamiento que tienen los animales bajo estas dos condiciones patológicas. Lo que observamos es que con la dieta hipercalórica y con la lesión en el hipocampo, a través del péptido amiloide beta, se genera un deterioro más severo en los procesos de aprendizaje y memoria”.

Al mismo tiempo, dijo, los marcadores de función neuronal y conexiones sinápticas se encuentran disminuidas, además de que se aprecia una alteración en el metabolismo cerebral, lo que resulta interesante, pues se ha sugerido que las enfermedades como diabetes, hipertensión y obesidad son factores importantes para predisponer la demencia tipo Alzheimer.

Los resultados con la cerveza

El investigador aseguró que una vez generados los estadios ya descritos, el siguiente paso fue administrar en los animales polifenoles, específicamente el ácido gálico y ácido ferúlico, que hasta el momento han sido poco estudiados y que se distinguen por estar presentes en la cerveza.

“A los animales se les administró en una solución vía oral, lo cual representa un plus porque no es intraperitonial ni intravenosa. Así nos dimos cuenta que después de dos meses los animales presentaban una mejora en el desarrollo de sus habilidades de memoria de reconocimiento y los marcadores de muerte neuronal se redujeron 30 por ciento”.

El investigador destacó que otro aspecto interesante fue que los roedores continuaron con su dieta hipercalórica, mientras se le administraba simultáneamente los polifenoles, lo que implica que a pesar de que no cambió su dieta, se manifestó una conducta diferente, además de que se mejoró la densidad en las espinas dentríticas y hubo una mejor comunicación neuronal que facilitó la mejoría en la memoria.

La importancia de estudiar nuevas estrategias

El Alzheimer es un tipo de demencia que afecta principalmente la memoria, el pensamiento y el comportamiento. En México, según el World Alzheimer Report, se reportaron en 2015 más de 800 mil personas con demencia, de las cuales 64 por ciento eran mujeres. Se espera que para el 2030, el número de personas con este padecimiento se incremente a más de 1.5 millones.

Lo anterior está relacionado con el aumento en el número de adultos mayores en nuestro país en los próximos años. El Consejo Nacional de Población (CONAPO) estimó que para el 2050 la esperanza de vida crecerá a 81.29 años, lo que refuerza que la sociedad mexicana estará constituida en mayor medida por adultos mayores, quienes también enfrentarán trastornos que vulneren su calidad de vida, entre ellos el Alzheimer.

Para concluir, Díaz Fonseca mencionó que actualmente el grupo de trabajo conformado por el cuerpo académico “Análisis Clínicos y Nanotecnología Aplicada” se enfoca en generar una patente que busca mejorar la forma de administración, además de lograr mayor eficiencia en los efectos farmacológicos de estas moléculas.

    A través de modelos animales con síndrome metabólico, obesidad y diabetes mellitus para investigar enfermedades cardiovasculares, principal causa de muerte en el mundo

Padecimientos como el síndrome metabólico, diabetes mellitus y obesidad afectan la actividad eléctrica del corazón. Su relación y consecuencias son analizadas a través de modelos animales por estudiantes del Instituto de Fisiología y la Facultad de Medicina de la BUAP, liderados por el doctor Julián Torres Jácome.

          Estos modelos animales se asemejan al ser humano al presentar las mismas alteraciones metabólicas, luego de ser inducidos con una dieta alta en  azúcares y carbohidratos, con lo cual presentan incremento de peso y de circunferencia abdominal, daños a ciertos órganos, alteraciones de sueño y síntomas de depresión.

          Daniela Bernabé Sánchez y Marissa Limón Cantú, estudiantes de la Maestría en Ciencias Fisiológicas, indagan en las alteraciones eléctricas del ventrículo y aurícula del corazón, en modelos animales con síndrome metabólico y con una dieta alta en azúcares. Mientras que José Alonso Romero, de la Maestría en Ciencias Médicas de la Facultad de Medicina, estudia un modelo genéticamente modificado con diabetes mellitus tipo 2.

El síndrome metabólico causa arritmias auriculares

Por los cambios en el estilo de vida y de alimentación, basada en ingesta de comida rápida y muchos carbohidratos, el síndrome metabólico es un padecimiento en aumento.

         La Federación Internacional de Diabetes estima que un cuarto de la población mundial tiene este desorden, aunque la prevalencia va desde menos del 10 por ciento hasta 84 por ciento. Este padecimiento aumenta el riesgo de sufrir diabetes mellitus tipo 2 y enfermedad cardiovascular, principalmente arritmias auriculares.

         Antes se creía que estas arritmias supraventriculares o auriculares eran benignas y el ser humano podía vivir tranquilamente con ellas. Estudios recientes demuestran lo contrario: aumentan el riesgo por muerte súbita, porque el corazón se contrae de forma irregular y no llega oxígeno a los tejidos.

          En el Laboratorio de Fisiopatología Cardiovascular, del Instituto de Fisiología de la BUAP, Marissa Limón Cantú analiza los cambios en la actividad eléctrica de las aurículas del corazón, cavidad poco estudiada y sin una descripción amplia, ya que los datos existentes no son suficientes para determinar el origen de las arritmias.

          En su investigación -en fase inicial-, la estudiante de la Maestría en Fisiología detalla que en los electrocardiogramas realizados a personas se encontraron alteraciones de la parte auricular: ampliaciones de variabilidad de una onda llamada P y del intervalo de esta señal hasta el inicio de la onda Q.

          Estas modificaciones también se buscan en los electrocardiogramas y tejidos de los modelos animales. “En la rata con síndrome metabólico esperamos ver que se alteren igualmente estos potenciales de acción -registro de la actividad eléctrica de una célula estable.”

La obesidad provoca más arritmias

José Alonso Romero, estudiante de la Maestría en Ciencias Médicas de la Facultad de Medicina, trabaja con un modelo genéticamente modificado con diabetes mellitus tipo 2 (rata Zucker), con tres meses de vida (edad de 17 años en humanos) y alimentado con altos contenidos de grasa.

          “En este modelo se observó la presencia de extrasístoles ventriculares (latido adicional desencadenado por una activación eléctrica anómala que se origina en los ventrículos antes de lo que se produciría un latido cardiaco normal) y una arritmia llamada torsade de pointes (taquicardia ventricular que deriva en muerte súbita)”, expuso.

          Por lo tanto, con su investigación evidencia que la obesidad genera más cambios en el ritmo cardiaco de tipo ventricular e incluso arritmias mortales, en comparación con la diabetes.

Estudio del ventrículo

La labor de Daniela Bernabé Sánchez, alumna del Instituto de Fisiología, se centra en el estudio del ventrículo, la cavidad inferior del corazón, con énfasis en los músculos papilares. En trabajos previos, relata que se midió la actividad eléctrica de esta área, mediante los potenciales de acción. Ahí, se observó una diferencia entre las ratas control y aquellas con síndrome metabólico, específicamente en una zona de potencial de acción conocida como repolarización.

          Cada zona del corazón está influenciada por la actividad y presencia de distintos iones. En el electrocardiograma, la alumna notó un alargamiento de seis milisegundos en el intervalo QT, el cual indica la actividad de los ventrículos. “A partir de ahí se podría suponer que habrá alteraciones en los potenciales de acción y, por ende, una disminución o aumento en las corrientes repolarizantes de potasio”, precisa.

Metodología

La metodología es la misma para los tres trabajos en cuestión. El modelo animal emula el desarrollo de un niño hacia la edad adulta. Las ratas de estudio llegan al bioterio a los dos meses de edad, con un peso entre 250 a 280 gramos. El lote se divide en dos grupos: de control y de inducción al síndrome metabólico.

          El proceso de inducción, explicó Daniela Bernabé, consiste en agregar 20 por ciento de azúcar al agua que toman. Este líquido se compara con ingerir refresco todos los días. La comida es igual para ambos grupos. Sin embargo, “con el paso del tiempo observamos que los ejemplares prefieren agua azucarada, en lugar de la comida. Dejan de comer, pero siguen engordando”.

          A partir de la inducción, este grupo se subdivide en animales con dos meses de ingesta de agua azucarada y uno más, con seis meses del mismo tratamiento. Pasado el primer periodo (dos meses de inducción), se les registra un electrocardiograma in vivo para ver la presencia de arritmias y alargamiento entre los intervalos.

          Posteriormente, se les toman parámetros morfométricos y metabólicos, como longitud, cintura, concentración de glucosa, niveles de colesterol y triglicéridos, muestra de plasma y circunferencia abdominal.

          Por otra parte, en el modelo de seis meses con síndrome metabólico existen ejemplares sin aumento de peso y otras con obesidad considerable. No obstante, estas últimas presentan menos alteraciones a nivel eléctrico, comparadas con las primeras. “Aunque no engorden, sí hay alteraciones causadas por la alta ingesta de azúcares”, puntualizó Bernabé Sánchez.

          De esta manera, con el estudio de diferentes grupos de modelos animales en la BUAP se genera conocimiento de las enfermedades cardiovasculares, la principal causa de defunción en todo el mundo.