El índice glucémico (IG) es un indicador de la respuesta glucémica de los individuos posterior a la digestión de los hidratos de carbono contenidos en un producto alimenticio, que permite la clasificación de los alimentos de acuerdo a la liberación y absorción de los hidratos de carbono (Magaletta et al., 2010). El concepto fue desarrollado en la Universidad de
Toronto para determinar cuales alimentos podrían ser apropiados para personas con DM (Jenkins et al., 1981). El IG se refiere al incremento del área bajo la curva de respuesta de la
glucosa sanguínea después de 2 - 3 horas de consumir una ración de alimento que libera la misma cantidad de hidratos de carbono (usualmente 50 g) que la referencia (glucosa o pan blanco) (Monro y Shaw, 2008). El ser humano absorbe los hidratos de carbono, obtenidos de la dieta, a diferente velocidad, la cual es determinada por la fuente y la forma física del alimento (Englyst et al., 1999). Los alimentos ricos en hidratos de carbono se han clasificado
de acuerdo a su IG, el cual es condicionado por el contenido del alimento de glucosa libre o unida a otras moléculas como fructosa (Riccardi et al., 2008). La clasificación de los
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Tabla 2.8: Clasificación de alimentos según índice glucémico (IG)a
a Fuente: Atkinson et al. (2008)
De acuerdo a estudios prospectivos se ha evidenciado que el consumo de alimentos con bajo IG podría reducir el riesgo de desarrollar enfermedades crónico-degenerativas como DM, enfermedades cardiovasculares, síndrome metabólico, inflamación crónica y algunos tipos de cáncer. Además estudios clínicos han demostrado que la dieta con alimentos de bajo IG mejora el control glucémico en DM, incrementa la sensibilidad a la insulina y la función de las células β, reduce el consumo alimentario y el peso corporal, y podría reducir el colesterol sérico (Wolever et al., 2008). El Centro para Diabetes Joslin (2007) establecen, en su Guía de Nutrición Clínica para el manejo del paciente con DM tipo 2 y sobrepeso, la reducción de la calidad y cuantificación de las opciones de hidratos de carbono para mejorar el control glucémico, mediante la elección de alimentos con bajo IG, como cereales integrales, avena, legumbres, frutas, vegetales frescos de hoja verde, entre otros. El néctar de agave es un edulcorante con bajo IG y baja carga glucémica, de 10 y 1 respectivamente, que ha ganado popularidad recientemente para su utilización como edulcorante industrial (Foster-Powell et al., 2002).
Generalmente se obtiene el IG de la medición in vivo de la respuesta glucémica para un
alimento, sin embargo se han desarrollado métodos in vitro, los cuales resultan baratos,
rápidos, reproducibles y pueden aplicarse a diferentes productos alimentarios al mismo tiempo (Magaletta y DiCataldo, 2009).
2.3.1 Determinación del índice glucémico in vivo
Han pasado más de 20 años desde que se publicó el primer índice de los efectos glucémicos de los hidratos de carbono de 52 alimentos diferentes por Jenkins (1981). La metodología de la determinación del índice glucémico (IG) in vivo, implica la suplementación de porciones de
alimento y de la referencia (pan blanco o glucosa) que contengan 50g de hidrato de carbono a individuos diabéticos y no diabéticos en un orden aleatorio durante diferentes ocasiones después de una noche de ayuno. El alimento utilizado como estándar, pan blanco, debe ser
Bajo IG Mediano IG Alto IG
28 proporcionado tres veces a cada sujeto, para reducir la variabilidad. La glucemia capilar es tomada mediante la punción de dedo de los individuos después de consumir el alimento. Para los individuos no diabéticos se realizan la toma de la glucemia a los 15, 30, 45, 60, 90 y 120min después de consumir el alimento, y para los individuos diabéticos cada 30min durante 3 horas. El área bajo la curva de respuesta glucémica para cada alimento es expresada como un porcentaje de la respuesta del alimento estándar para cada individuo, y los resultados son promediados para obtener los valores de IG para cada alimento (Wolever et al., 1991).
2.3.2 Determinación del índice glucémico in vitro
La medición del índice glucémico (IG) in vitro, implica reproducir la digestión fuera del
organismo humano, mediante la utilización de soluciones y enzimas que simulen los procesos de digestión a diferentes pH, así como métodos físicos de agitación similares al peristaltismo del tracto gastrointestinal (Magaletta y DiCataldo, 2009). Englyst et al. (1999) establecieron
un procedimiento para llevar a cabo la medición del IG in vitro con una correlación
significativa (P<0.0001) a la medición in vivo. Este procedimiento se llevó a cabo mediante la
determinación de la porción de glucosa de rápida absorción (RAG, por sus siglas en inglés rapidly available glucose) y de la glucosa de lenta absorción (SAG, por sus siglas en inglés slowly available glucose) contenida en almidones, basado en la medición de la glucosa liberada de los alimentos durante la incubación de éstos con enzimas digestivas, bajo condiciones estandarizadas del tracto gastrointestinal (pH y movimiento mecánico), utilizando cromatografía líquida de alta resolución (HPLC, por sus siglas en inglés High Performance Liquid Chromatography) y espectrofotometría (Englyst et al., 2000). Otros autores han
realizado la determinación in vitro del IG basados en el método establecido por Englyst con
modificaciones pequeñas.
2.3.3 Efecto de fitoquímicos sobre el índice glucémico
Estudios recientes se han enfocado en el potencial de diferentes plantas medicinales para tratar la hiperglucemia a través de la inhibición de enzimas que hidrolizan hidratos de carbono (Tiwari y Rao, 2002). La digestión de los hidratos de carbono se inicia en la boca, ya que cuando un alimento es masticado se mezcla con la saliva, la cual contiene la enzima digestiva
29 ptialina (α-amilasa). Esta enzima hidroliza el 5% de los almidones consumidos en disacáridos (maltosa) y monómeros de glucosa. La hidrólisis de los hidratos de carbono continúa en el intestino delgado mediante la acción de la enzima pancreática α-amilasa, la cual posee una función similar a la ptialina pero más efectiva; en general la mayoría de los hidratos de carbono son convertidos en maltosa o monómeros de glucosa antes de atravesar por completo el duodeno, localizado en la porción proximal (superior) del intestino delgado. Los enterocitos (células del intestino delgado) poseen las enzimas lactasa, sacarasa, maltasa y α-dextrinasa, las cuales son capaces de hidrolizar los disacáridos (lactosa, sacarosa y maltosa) en monosacáridos (glucosa, fructosa y galactosa). Los hidratos de carbono son absorbidos en el intestino delgado en forma de monosacáridos, primordialmente como glucosa, mediante el transporte activo de sodio intracelular lo cual permite la difusión facilitada de glucosa al interior de las células epiteliales. Una vez dentro de las células epiteliales, otras proteínas trasportadoras y enzimas provocan la difusión facilitada de la glucosa a través de la membrana basolateral de la célula al espacio intercelular y de ahí al torrente sanguíneo, por donde la glucosa es llevada a los diferentes tejidos periféricos para su utilización o almacenamiento (Guyton y Hall, 2006).
Existe suficiente evidencia que demuestra el potencial de ciertos fitoquímicos para inhibir las enzimas digestivas α-amilasa y α-glucosidasa (Tiwari y Rao, 2002), interfiriendo negativamente en la hidrólisis de los hidratos de carbono provenientes de los alimentos provocando la disminución del índice glucémico (IG) de los mismos. El consumo de glucosa (50g) aunado al consumo de ginseng Americano (Panax quinquefolius L.) (3g) disminuye el
IG de la glucosa (50g) de 141 a 112 (Foster-Powell et al., 2002), sin embargo hasta el
momento no se sabe si este efecto se debe a la actividad inhibitoria de enzimas digestivas. Los compuestos fenólicos del té (Camellia sinensis L.) han reportado la capacidad de inhibir las
enzimas α-amilasa y sacarasa (Tiwari y Rao, 2002), de manera semejante los extractos de orégano (Origanum vulgare L.) con alto contenido de compuestos fenólicos poseen efectos
inhibitorios de la enzima α-amilasa (McCue y Shetty, 2004). Burguieres et al. (2008) llevaron
a cabo un estudio in vitro donde evaluaron la capacidad para inhibir enzimas digestivas de un
extracto rico en compuestos fenólicos, obtenido de plantas de guisantes (Pisum sativum). El
extracto demostró una relación directamente proporcional entre la capacidad inhibitoria de las enzimas α-amilasa y α-glucosidasa y el contenido de compuestos fenólicos. El flavonoide
30 quercetina y sus derivados glicosilados poseen actividad inhibitoria de la enzima α- glucosidasa, no así de la enzima pancreática α-amilasa, lo cual podría resultar benéfico en cuanto a la reducción de efectos adversos digestivos de esta última, como distención abdominal y diarrea (Jo et al., 2010). Al-Zuhair et al. (2010) determinaron el efecto inhibitorio
del jarabe de dátiles sobre la actividad de las enzimas α-amilasa (6-24%) y α-glucosidasa (54%).
2.4 Justificación
Debido a que la DM es un problema de salud pública a nivel mundial, con etiología multifactorial y sin cura hasta el momento, es de gran relevancia ofrecer una alternativa profiláctica y terapéutica a los tratamientos farmacológicos ya existentes. Tal como se menciona en los antecedentes, en nuestro país se utilizan cerca de 269 plantas para el tratamiento de la DM, pero sólo se han realizado estudios en 80 de éstas. Y particularmente pocos estudios se han llevado a cabo sobre la actividad antidiabética de los fitoquímicos (compuestos fenólicos) del jarabe de agave. Por lo cual, la importancia de llevar a cabo la presente investigación se centra en la determinación de la actividad antidiabética del extracto nutracéutico de los jarabes de agave, específicamente sobre la secreción de insulina en células pancreáticas y la inhibición de enzimas digestivas que reducen el índice glucémico de los alimentos y en consecuencia la hiperglucemia.
2.5 Objetivos
El objetivo general de esta tesis es la evaluación de efectos antidiabéticos en dos extractos de tres jarabes de agave considerando los siguientes objetivos específicos:
- Caracterizar los extractos de jarabes de agave en cuanto a contenido de compuestos fenólicos totales y su actividad antioxidante.
- Determinar la capacidad secretora de insulina de los extractos de jarabes de agave en la línea celular de insulinoma pancreático de rata (RIN-5F).
- Determinar la inhibición de glucosa liberada en un ensayo enzimático para evaluar el índice glucémico.
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