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Adaptación metabólica al ayuno Por: Daniel Bernal Espinosa RESUMEN El ayuno ha sido empleado en medicina con fines terapéuticos, en un intento de encontrar la solución a problemas que la ciencia no lograba resolver, sin embargo, este concepto ha ido cambiando, y actualmente se conocen la importancia y la repercusión pronostica de una adecuada alimentación y nutrición en situación de enfermedad o estrés, así han ido surgiendo nuevas medidas terapéuticas, como la nutrición artificial enteral y parenteral, con el fin de evitar la desnutrición en pacientes que presentan patologías que dificultan o impiden la alimentación por vía oral, el organismo humano posee mecanismos de adaptación que le permiten subsistir durante largos periodos sin acceso a nutrientes exógenos, hay una fase inicial en la que la glucogenólisis y luego la gluconeogénesis desempeña su papel en la producción de glucosa, posteriormente, se ponen en marcha una serie de mecanismos de adaptación, basados fundamentalmente en la producción hepática de cuerpos cetónicos a partir de los ácidos grasos, los cuerpos cetónicos permiten al cerebro nutrirse sin necesidad de producir glucosa en el hígado, gracias a lo cual desciende la proteólisis muscular necesaria para la gluconeogénesis, estas modificaciones tienen lugar en un ambiente hormonal caracterizado por niveles disminuidos de insulina y sin una excesiva respuesta de hormonas contra reguladoras (adrenalina, cortisol, glucagón y hormona del crecimiento), lo que contribuye a una situación de hipo metabolismo que permite subsistir en el ayuno prolongado.

PALABRA CLAVE: ayuno, adaptación metabólica, metabolismo, fisiología del ayuno

ABSTRACT

Fasting has been used in medicine for therapeutic purposes, in an attempt to find the solution to problems that science could not solve. However, this concept has changed and the importance and impact of forecast adequate food and nutrition situation of illness or stress are currently unknown. So have emerged new therapeutic measures, such as enteral and parenteral artificial nutrition, in order to avoid malnutrition in patients with pathologies that impede food orally. The human body has adaptive mechanisms that allow it to survive for long periods without access to exogenous nutrients. There is an initial phase that glycogenolysis and gluconeogenesis then play a role in glucose production. Subsequently, we are launching a series of coping mechanisms, based primarily on the hepatic production of ketone bodies from fatty acids. Ketones allow nourishment brain without producing glucose in the liver, which descends through muscle proteolysis necessary for gluconeogenesis. These changes take place in an environment characterized by impaired hormonal insulin levels without an excessive response of counter-regulatory hormones (adrenaline, cortisol, glucagon, and growth hormone), which contributes to a situation hypometabolism to subsist in prolonged fasting. KEYWORDS: fasting, metabolic adaptation, metabolism, physiology of fasting

INTRODUCCIÓN Al abordar el tema del ayuno, se deben contemplar varios factores que son determinantes en las vías metabólicas implicadas en el ayuno el cual puede clasificarse según su duración en breve y prolongado, aunque no exista una delimitación temporal clara; ésta podría fijarse a partir de la primera semana, haciendo referencia a aquel estado de ayuno en el que se ponen en marcha una

serie de mecanismos fisiológicos de adaptación destinados a evitar la pérdida proteica que se intentará describir en este artículo, así, el ayuno breve se definiría como aquel que dura días, y el ayuno prolongado sería el que persiste durante semanas o meses Por otra parte, el ayuno se puede considerar total o parcial, según la ingesta sea nula (salvo agua) o bien exista un aporte que cubra parcialmente los requerimientos nutricionales, se considera que un individuo está en situación de ayuno cuando la ingesta es insuficiente para cubrir las necesidades de macronutrientes, con la consiguiente puesta en marcha de una serie de mecanismos de adaptación metabólica que permiten obtener energía y cubrir requerimientos tisulares específicos, fundamentalmente de las neuronas y las células sanguíneas. También se define el ayuno como la situación en la que todo el alimento ingerido ha pasado por los procesos digestivos y ha sido metabolizado por la célula, según (Pérez 2002) desde el punto de vista nutricional se considera ayuno el cese total de la ingesta de alimentos y el logro de la supervivencia mediante la utilización de los sustratos endógenos almacenados, la repercusión endocrino-metabólica del ayuno prolongado ha sido estudiada fundamentalmente en cuatro situaciones, en primer lugar, en ensayos clínicos controlados, la mayoría de ellos realizados en individuos con sobrepeso sometidos a largos periodos de ayuno y exhaustivos controles analíticos, en segundo lugar, en prisioneros de guerra liberados tras sufrir inanición en campos de concentración, así como en la situación de extrema pobreza de algunos países, la tercera fuente de información ha provenido de personas previamente sanas que se han sometido a ayuno prolongado voluntario dentro de la llamada “huelga de hambre”; y, por último, pacientes con anorexia nerviosa que se podrían considerar en ayuno parcial prolongado. DESARROLLO

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El ayuno, tanto precoz como prolongado, representa un fenómeno metabólico que implica diversos procesos en el organismo la cual implica cambios principales que tienen lugar en los metabolitos plasmáticos, así como las alteraciones que ocurren en el balance nitrogenado y que afectan al peso corporal y a varios órganos, entre ellos el intestino delgado, otro de los fines fundamentales de éste es revisar las adaptaciones endocrinas y las respuestas neuroendocrinas al ayuno, haciendo hincapié en algunas alteraciones típicas, como la anorexia nerviosa y la obesidad. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ¿Cuáles son los principales mecanismos implicados en la adaptación metabólica al ayuno? OBJETIVO GENERAL Establecer cuáles son los mecanismos desencadenados durante el proceso de ayuno implicado en la adaptación metabólica.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Conocer las modificaciones del metabolismo intermediario y el uso de nutrientes en el ayuno. 2. Comprender la respuesta neuroendocrina al ayuno y su relación con el estado nutricional. 3. Mostrar características propias de determinadas situaciones de ayuno.

METODOLOGÍA Estudio descriptivo METABOLISMO DE LOS PRINCIPIOS INMEDIATOS EN EL AYUNO

Cuando se ingieren alimentos, se hace en una proporción determinada de hidratos de carbono, lípidos y proteínas, que van a ser los combustibles utilizados para aportar energía a los diferentes órganos de la economía, cada uno de estos nutrientes, a través de sus diferentes vías de metabolización, dará lugar a energía utilizable por el organismo en forma de ATP y se almacenará para ser usado como fuente de energía en circunstancias de escasez de nutrientes exógenos, es importante destacar que existen determinados órganos, como el cerebro y las células sanguíneas, que tienen especial dependencia de la glucosa y no pueden nutrirse a partir de ningún otro sustrato salvo en situaciones especiales, como el ayuno prolongado, posteriormente, se verá cómo el cerebro, que no supone más del 2% del peso corporal, requiere la totalidad de la producción hepática de glucosa en fases iniciales del ayuno, a continuación, de acuerdo con ( Pérez, 2002,1401). Se describen brevemente la regulación y la capacidad energética de los tres principios inmediatos, lo que ayudará a comprender mejor el papel de cada uno de ellos en situación de ayuno.

Hidratos de carbono. Los hidratos de carbono ingeridos en la dieta se transforman por diferentes vías en glucosa, y ésta se emplea como fuente de energía por los diferentes tejidos (mediante oxidación de la glucosa se obtiene piruvato, el cual se introduce en el ciclo de Krebs, dando como resultado final 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa), o bien se almacena a nivel hepático y muscular en forma de glucógeno mediante la glucogenogénesis, en condiciones de anaerobiosis, según (Mataix, 2002,1403). El piruvato se convierte en lactato en el músculo para conseguir energía, el proceso contrario por el cual el glucógeno se transforma en glucosa, la glucogenólisis, es parte fundamental de la respuesta metabólica en las primeras fases del ayuno,

Lípidos: Los lípidos ingeridos en la dieta se transforman a nivel intestinal en quilomicrones, éstos pasan por el sistema linfático y llegan al plasma, donde son captados por el hígado o por el tejido adiposo, la enzima lipoproteína lipasa, muy abundante en estos dos órganos, los convierte en glicerol y ácidos grasos libres

que son transportados a los diferentes tejidos, los ácidos grasos libres pueden seguir dos vías: la producción de energía mediante la β-oxidación mitocondrial, o su almacenamiento en el tejido adiposo en forma de triglicéridos, preparados para ser usados como fuente de energía cuando sea preciso, cuando no hay suficiente glucosa disponible, a nivel hepático se pone en marcha la citogénesis, a partir de los ácidos grasos libres se sintetizan los llamados cuerpos cetónicos (ácido acetoacético, ácido β-hidroxibutírico y acetona), que desempeñan un papel fundamental en periodos de ayuno prolongado, ya que llegan a nutrir a todos los tejidos de la economía y especialmente al sistema nervioso central, como menciona ( Schteingart, 2002, 173).

Proteínas. Las proteínas son fundamentales para el organismo, tanto por sus propiedades energéticas como por su función estructural, la ingesta mínima necesaria se encuentra en torno a 1 g por kg de peso corporal al día, las proteínas ingeridas son transformadas en aminoácidos que, una vez absorbidos, pasan al torrente circulatorio e ingresan en las células para formar parte de las proteínas celulares, cuando las células han llenado sus reservas, como refiere (Schteingart, 2002, 175). Los aminoácidos restantes son almacenados en forma de grasa o se utilizan como fuente de energía, en el segundo caso, los aminoácidos sufren transaminaciones de las que se obtienen esqueletos hidrocarbonados, que entran +

en el ciclo de Krebs, y NH 4, que se elimina por el ciclo de la urea. FISIOLOGÍA DEL AYUNO PRECOZ Cuando han transcurrido de 4 a 6 horas desde la última ingesta finaliza la denominada fase postabsortiva, como consecuencia de ello, los niveles de glucosa plasmática y, por tanto, de insulina empiezan a descender y aumentan los de glucagón y catecolaminas, estas modificaciones neurohormonales llevan a comenzar el proceso de glucogenólisis hepática, que en condiciones normales es frenado por la nueva ingesta de alimentos, esta situación es la que se produce a primera hora de la mañana, en la que la producción de glucosa por el hígado a expensas de la glucogenólisis se pone de manifiesto hasta el desayuno, según

(Berghe, 2003, 385). Cuando el periodo de ayuno es superior a 12-16 horas, se estima que las reservas de glucógeno hepático están agotadas, es decir, que el primer mecanismo de reserva de nutrientes está sobrepasado,

El glicerol: se genera de la hidrólisis de los triglicéridos junto con los ácidos grasos libres, se estima que en torno al 10% de los átomos de carbono de un triglicérido se usan como fuente para la síntesis de glucosa y producen unos 20 g de ésta al día.

Los aminoácidos: liberados por las proteínas tisulares son el sustrato más importante para la síntesis de glucosa, contribuyendo a la producción de aproximadamente 75 g al día, con este fin se envían al hígado aproximadamente 70-90 g de aminoácidos, fundamentalmente alanina, es importante destacar que la proporción de alanina y glutamina en la composición de las proteínas musculares es inferior al 8%, pero constituyen el 50-60% de los aminoácidos que se liberan del músculo durante el ayuno, como menciona (Berghe, 2003, 386). Esto se debe a que gran parte de la alanina empleada en la gluconeogénesis se obtiene a partir del piruvato derivado del glucógeno muscular, y otra parte importante se consigue a partir de glutamina originada como consecuencia del catabolismo de los aminoácidos ramificados, proceso favorecido por los bajos niveles de insulina, la glutamina generada a nivel muscular puede tener varios destinos, la síntesis de nucleótidos por los tejidos periféricos, combustible para los enterocitos o producción de amoniaco a nivel renal para neutralizar los cuerpos cetónicos.

El lactato: liberado del músculo a través de la glucólisis anaerobia, produce glucosa en el hígado, cerrando lo que se conoce como ciclo de Cori, Prácticamente toda la glucosa lograda por glucogenólisis va destinada al cerebro, mientras que el resto de tejidos se nutren a partir de los ácidos grasos libres, como menciona (Berghe, 2003, 387). Estos se obtienen a partir de la hidrólisis de los triglicéridos, son transportados a los diferentes tejidos unidos a la albúmina y, gra-

cias a un bajo nivel de insulina plasmática, son empleados como combustible en los tejidos periféricos y en la cetogénesis a nivel hepático.

FISIOLOGÍA DEL AYUNO PROLONGADO Los mecanismos reguladores descritos en el ayuno precoz tienen un alto precio para el organismo, se considera que durante los primeros 5 días de ayuno, la pérdida de proteínas es de 75 g al día, lo que supone el catabolismo diario de 300 g de músculo, de seguir con esta pérdida proteica, en pocos días se comenzarían a usar como nutrientes proteínas que desarrollan funciones vitales para el organismo y se produciría la muerte, para evitarlo se ponen en marcha mecanismos de adaptación que permiten disminuir el consumo de proteínas y mantener las reservas necesarias para subsistir durante el ayuno prolongado, según (Schteingart, 2002, 175). Cuando el ayuno supera las tres semanas se ha objetivado un descenso en la excreción de nitrógeno urinario, reflejo de una disminución de la gluconeogénesis (cuyo principal sustrato son los aminoácidos) y, por tanto, del catabolismo proteico, este hecho implica un descenso de los niveles de glucosa plasmática, que en esta fase de ayuno prolongado es sintetizada también en el riñón, la producción renal de glucosa a expensas de glutamina es escasa, pero en estos momentos supone casi un tercio de la producción total.

BALANCE NITROGENADO Y CETONURIA EN EL AYUNO Un punto que ha despertado el interés de muchos investigadores es la eliminación renal de cuerpos cetónicos y la regulación del metabolismo nitrogenado, medidos por la excreción de amonio y urea en orina, respectivamente, la cetonuria se encuentra en estos individuos francamente incrementada a pesar de la situación de máximo ahorro energético, como lo menciona (Schteingart, 2002, 176). Lo que obliga a aumentar la producción de amonio (mediante la metabolización de la glutamina a nivel renal), necesario para la eliminación urinaria de los cuerpos cetónicos entendiendo la eliminación de urea como el “producto” de la glu-

coneogénesis y la de amonio como resultado de la producción y el uso de los cuerpos cetónicos, no es difícil deducir que durante la primera fase del ayuno la eliminación de nitrógeno urinario es fundamentalmente a expensas de la urea y durante la fase de ayuno prolongado se excreta fundamentalmente amonio. RESPUESTA HORMONAL AL AYUNO BREVE La insulina desempeña un papel crucial en la regulación de la homeostasis de los tres principios inmediatos, En condiciones normales, al elevarse la concentración de glucosa en plasma en el periodo postabsortivo, se origina un aumento simultáneo de los niveles plasmáticos de insulina, lo cual se refleja en un ascenso del uso periférico de la glucosa y en supresión de la producción endógena de la misma, disminuyendo la glucogenólisis y la gluconeogénesis. El incremento de la insulina estimula también la síntesis de proteínas y el almacenamiento de triglicéridos en el tejido adiposo, en el ayuno breve, al disminuir la concentración de glucosa plasmática descienden los niveles de insulina circulante, lo que da lugar a una reducción de la utilización periférica de la glucosa y a un aumento de su síntesis endógena a partir de la glucogenólisis y la gluconeogénesis, el descenso de los niveles de insulina favorece la proteólisis y liberación de los aminoácidos, así como la generación de ácidos grasos libres procedentes de la lipólisis a nivel del tejido adiposo, como lo menciona (Pérez , 2002, 1406). Las hormonas contrarreguladoras (adrenalina, cortisol, glucagón y hormona del crecimiento) tienen un efecto opuesto a la insulina e influyen en la regulación de la glucemia, sobre todo en situación de estrés, a nivel del metabolismo proteico, aumentan la proteólisis y frenan la síntesis proteica, circunstancias que se dan en el ayuno precozmente para liberar aminoácidos que serán empleados como sustrato en la gluconeogénesis, con respecto a los lípidos, según (Pérez, 2002, 1407). Cuando la oxidación de hidratos de carbono es insuficiente y se precisa derivar todo su contenido energético al cerebro, se produce una liberación masiva de ácidos grasos libres y glicerol a la circulación, siendo los primeros convertidos

por el hígado en cuerpos cetónicos para ser empleados como fuente de energía por los diferentes tejidos.

LEPTINA La leptina es un polipéptido sintetizado en los adipocitos y liberado a la circulación sanguínea, donde su concentración es proporcional a la masa grasa corporal, gracias a un sistema de transporte localizado en el endotelio de la barrera hematoencefálica, entra en el sistema nervioso central, donde ejerce su función, la regulación de la adiposidad y el peso corporal mediante la modulación de la ingesta y del gasto energético, cuando el organismo tiene los depósitos de energía llenos, se incrementan los niveles de leptina en sangre y se desencadena en el sistema nervioso central una respuesta adaptativa por la que disminuye el apetito y aumenta el gasto metabólico para evitar la obesidad, en caso contrario, como lo menciona (Berghe 2003, 392). En situación de ayuno, se produce un descenso rápido de la leptina plasmática, que constituye una señal muy precoz del paso de balance energético equilibrado o positivo a negativo. NEUROPÉPTIDO Y El neuropéptido Y es un polipéptido formado por 36 aminoácidos, perteneciente a la familia de los polipéptidos pancreáticos, que se expresa abundantemente en múltiples áreas cerebrales, Se sintetiza a nivel del hipotálamo, en las neuronas del núcleo arcuato, desde donde envía señales a muchas otras áreas hipotalámicas, entre ellas el núcleo paraventricular, a través de este último, el neuropéptido Y estimula la ingesta, según (Berghe 2003, 391). Disminuye el gasto energético mediante la reducción del flujo del sistema nervioso simpático y favorece la síntesis y el almacenamiento de grasa. EL AYUNO EN OBESOS Cuando estos pacientes son sometidos a ayuno o dietas de muy bajo valor calórico con fines terapéuticos, muestran las alteraciones metabólicas descritas en el ayuno prolongado, sin embargo, como lo menciona (Schteingart, 2002, 185).

Presentan particularidades en la respuesta endocrina, ya que la propia obesidad implica ciertas alteraciones en los ejes adrenal, somatotropo y tiroideo, que se modifican con la restricción calórica.

EL AYUNO EN PACIENTES HOSPITALIZADOS Resulta irónico que en la sociedad occidental, donde son habituales los excesos de comida y bebida, exista una elevada frecuencia de pacientes desnutridos en los hospitales; se estima que aproximadamente el 50-70% de los hospitalizados presentan algún grado de desnutrición, entre los enfermos no críticos, habitualmente se da la desnutrición tipo marasmo, secundaria a la disminución de la ingesta, es decir, como lo menciona (Pérez, 2002,1403). Se trata de pacientes en ayuno total o parcial debido a múltiples factores (entre los que se encuentran, por ejemplo, anorexia, dificultad para la deglución, realización de procedimientos diagnósticos o intervenciones quirúrgicas), en los que se producen las alteraciones metabólicas secundarias al ayuno descritas en los apartados anteriores. La desnutrición tiene consecuencias clínicas fácilmente detectables, entre ellas destacan la pérdida de peso y de grasa subcutánea, los edemas, la reducción de masa muscular, la letargia o astenia, además provoca importantes efectos deletéreos, como alteración del sistema inmune, que aumenta la susceptibilidad a la infección, disminución de las funciones cardiaca y respiratoria, retraso de la cicatrización de las heridas, incremento de la frecuencia de úlceras por decúbito, sobre crecimiento bacteriano a nivel del tracto gastrointestinal o pérdida excesiva de nutrientes en las heces, Como consecuencia de todo ello, según (Pérez, 2002,1404). Los pacientes desnutridos presentan mayor morbilidad y mortalidad y acaban teniendo periodos de convalecencia más lagos, mayor frecuencia de complicaciones y estancia hospitalaria más prolongada, de ahí, la importancia de una valoración e intervención nutricional lo más precoz posible que minimice estas alteraciones. Cuando el ayuno es prolongado y el cuerpo se adapta a la situación de inanición la gluconeogenia hepática disminuye desde sintetizar el 90% de la glucosa hasta

sintetizar menos del 50%, y el resto es suministrado por el riñón, aunque el músculo y el encéfalo son incapaces de liberar glucosa libre, el músculo puede liberar piruvato y lactato para la gluconeogenia en el ciclo de Cori, como lo menciona (Schteingart, 2002, 187). Los músculos también liberan glutamina y alanina, estos aminoácidos se pueden desaminar o transaminar para dar acetoglutarato o piruvato, respectivamente, y se pueden convertir en oxalacetato y después en glucosa, durante el ayuno prolongado el riñón necesita amoníaco para excretar los productos metabólicos ácidos, se utiliza con este fin la glutamina derivada del músculo, y la glutamina desaminada (a-cetoglutarato) se puede utilizar para sintetizar glucosa, por tanto, durante la inanición aumenta la síntesis de glucosa por el riñón, y disminuye su síntesis por el hígado. CONCLUSIONES En el ayuno breve, al disminuir la concentración de glucosa plasmática descienden los niveles de insulina circulante, lo que da lugar a una reducción de la utilización periférica de la glucosa y a un aumento de su síntesis endógena a partir de la glucogenólisis y la gluconeogénesis, el descenso de los niveles de insulina favorece la proteólisis y liberación de los aminoácidos, así como la generación de ácidos grasos libres procedentes de la lipólisis a nivel del tejido adiposo. Como lo menciona (Mahan 2012, 62). Las hormonas contra reguladoras (adrenalina, cortisol, glucagón y hormona del crecimiento) tienen un efecto opuesto a la insulina e influyen en la regulación de la glucemia, sobre todo en situación de estrés, a nivel del metabolismo proteico, aumentan la proteólisis y frenan la síntesis proteica, circunstancias que se dan en el ayuno precozmente para liberar aminoácidos que serán empleados como sustrato en la gluconeogénesis, el cuerpo tiene una notable capacidad de soportar la privación de alimentos, lo que permite que los seres humanos sobrevivan a ciclos de atracones y hambruna, los cambios adaptativos permiten que el cuerpo acceda a los macronutrientes almacenados para disponer de nutrientes para las actividades habituales, la malnutrición sin adaptación es peligrosa, la pérdida continúa de proteínas no solo puede ser mortal al comprometer a los músculos del corazón y del sistema

respiratorio, sino que también puede deteriorar el sistema inmunitario, la persona se convierte en susceptible a un círculo vicioso de infecciones, diarrea, pérdida adicional de nutrientes, sistema inmunitario aún más debilitado y, finalmente, infecciones oportunistas y muerte. BIBLIOGRAFÍA 1. BERGHE G. VAN DEN (2003) ENDOCRINE EVALUATION OF PATIENTS WITH CRITICAL ILLNESS. ENDOCRINOL METAB CLIN N ARTÍCULO DE REVISIÓN EN EL QUE SE DESGLOSAN LAS MODIFICACIONES ENCONTRADAS EN PRUEBAS DE FUNCIÓN ENDOCRINOLÓGICA EN PACIENTES SOMETIDOS A ESTRÉS, AM; 32: PAGINAS: 385-410, 2. MAHAN L. KATHLEEN, SYLVIA ESCOTT-STUMP, MA, RD, LDN, JANICE AÑO (2012) KRAUSE DIETOTERAPIA 13 A EDICIÓN PÁGINAS DE 5075.

3. PÉREZ A MATAIX V, AYUNO Y AGRESIÓN, (2002) TRATADO DE NUTRICIÓN. ERGON. MADRID, CAPÍTULO 62, PÁGINAS: 1401-19.

4. SCHTEINGART,DOUYON,(2002)

EFFECT

OF

OBESITY

AND

STARVATION ON THYROID HORMONE, GROWTH HORMONE, AND CORTISOL SECRETION, ENDOCRINOL METAB CLIN N AM; 31: ARTÍCULO DE REVISIÓN, DONDE SE RECOGE LA RESPUESTA DEL SISTEMA

ENDOCRINO

EN

SITUACIONES

NUTRICIONALES

CONTRAPUESTAS, OBESIDAD Y AYUNO, PAGINAS :173-89.