Efecto del pulverizado de chlorella (chlorella vulgaris) en los niveles séricos de glucosa y su acción histo protectora en Páncreas de ratas con diabetes tipo II inducidas experimentalmente, Arequipa, 2014

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS ESCUELA PROFESIONAL DE CIENCIAS DE LA NUTRICIÓN. “EFECTO DEL PULVERIZADO DE CHLORELLA (Chlorella vulgaris) EN LOS NIVELES SÉRICOS DE GLUCOSA Y SU ACCIÓN HISTO-PROTECTORA EN PÁNCREAS DE RATAS CON DIABETES TIPO II INDUCIDAS EXPERIMENTALMENTE AREQUIPA 2014” Tesis presentada por: Bach. Eloísa Emperatriz Flores Uturunco Bach. Doris Cecilia Mamani Alanguia Para optar el título profesional Licenciadas en Nutrición Humana. AREQUIPA – PERÚ 2015.

(2) UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS ESCUELA PROFESIONAL DE CIENCIAS DE LA NUTRICIÓN. “EFECTO DEL PULVERIZADO DE CHLORELLA (Chlorella vulgaris) EN LOS NIVELES SÉRICOS DE GLUCOSA Y SU ACCIÓN HISTO-PROTECTORA EN PÁNCREAS DE RATAS CON DIABETES TIPO II INDUCIDAS EXPERIMENTALMENTE AREQUIPA 2014” Tesis presentada por: Bach. Eloísa Emperatriz Flores Uturunco Bach. Doris Cecilia Mamani Alanguia Para optar el título profesional de Licenciadas en Nutrición Humana. AREQUIPA – PERÚ 2015.

(3) JURADO CALIFICADOR. _____________________________ PRESIDENTA Mg. Amanda Canahuire Cabrera. ________________________ MIEMBRO Lic. Guiscela Gutiérrez Romero. ________________________ SECRETARIA Lic. Rocío Castro Contreras.

(4) AGRADECIMIENTO. Estas líneas van dirigidas para exteriorizar el agradecimiento a la Universidad Nacional de San Agustín y a la Facultad de Ciencias Biológicas y Escuela de Ciencias de la Nutrición. Y en ella a los distinguidos docentes quienes con su profesionalismo y ética puesto de manifiesto en las aulas enrumban exitosos profesionales de la salud.. A nuestro asesor de investigación al Lic. Louis Quispe Mamani, por la orientación, el seguimiento y la supervisión continúa de la misma, quien con su experiencia como docente ha permitido que este anhelo llegue a ser felizmente culminado.. Especial reconocimiento póstumo merece el interés mostrado por nuestro trabajo y las sugerencias recibidas del Sr. Rafael Loayza por el ánimo infundado y la confianza depositada.. A todas las personas que con predisposición y apoyo colaboraron directa e indirectamente en la realización de este proyecto que es parte de uno de diversos objetivos trazados. A todos ellos, gracias totales.. “Si puedes soñarlo, puedes hacerlo”.- Walt Disney.

(5) DEDICATORIA. A Dios. Gracias mi Dios por haberme permitido llegar a realizar este sueño, por todo el amor con el que me rodeas y porque me tienes en tus manos. Este logro querido Dios es para ti. A mi mamá Ygidia. Te dedico esta tesis por haberme apoyado en todo momento, por tus consejos, tus valores, por la motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien y sobre todo por el valor mostrado para salir adelante, eres mi gran ejemplo mamá. A mi papá Roberto. Te agradezco por los ejemplos de perseverancia y constancia que te caracterizan y que me has infundado siempre, gracias papá por creer siempre en mí. A mi hermano Santiago. Con tu amor y preocupación me has ayudado a salir adelante, gracias por estar en otro momento tan importante en mi vida y sé que estas orgulloso de mí como yo lo estoy de ti. A mi amor Anthony. El amor y la motivación que me has brindado han sido sumamente importante para la culminación de la presente meta, estuviste siempre a mi lado inclusive en los momentos y situaciones más difíciles, siempre ayudándome. Este logro es de los dos, gracias mi amor. A mi pequeño y amado Alessandro Joaquín. Tu llegada ha coincidido con el final de la Tesis. Eres lo mejor que me ha pasado y has venido a este mundo para darme el último empujón para terminar esta meta; doy gracias a Dios por darme el privilegio de ser tu mamá. Quiero que sepas que hoy estoy compartiendo mis logros contigo, pero anhelo el día cuando tú compartas tus logros conmigo; te amo y te amaré siempre. A mis amigas Kathy, Niessy y Leslie. Juntas pasamos por momentos felices y también difíciles y con el paso del tiempo nuestra amistad se va fortaleciendo, gracias por su amistad sincera y apoyo constante. A mi compañera de tesis Cecilia. Gracias por tu perseverancia y dedicación para la culminación de esta tesis. Por fin lo logramos amiga!!!. Eloísa Flores.

(6) DEDICATORIA A Dios: Gracias siempre por manifestarte a través de aquellas personas que han sido motivación y compañía; por estar omnipresente en mi recorrido de vida y formación académica constante.. A mi familia y amados padres: Gracias por el ejemplo en perseverancia y por consiguiente la guía idónea. Sólo le pido a Dios guarde ellos y brinde las bendiciones de vida y salud.. A mi compañera de tesis: Gracias Eloísa por compartir juntas los buenos y malos momentos, seguiremos con optimismo siempre hacia delante.. “Hoy hay que ser mejor que ayer, y mañana mejor que hoy”, porque ése es el objetivo de la vida.. Doris Cecilia Docemaguia.

(7) ÍNDICE DE CONTENIDO Pág. RESUMEN. 01. CAPITULO I GENERALIDADES. 1.1 INTRODUCCIÓN. 03. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 05. 1.3 OBJETIVOS. 06. 1.3.1 OBJETIVO GENERAL. 06. 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 06. 1.4 HIPÓTESIS. 06. CÁPITULO II MARCO TEÓRICO. 2.1 DIABETES. 07. 2.1.1 DIABETES TIPO 2. 09. 2.1.2 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS. 09. 2.1.2.1 ÓRGANO IMPORTANTE PARA EL METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS. 11. 2.1.2.2 PRUEBA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA. 12. 2.1.3 INSULINA. 14. 2.1.3.1 RECEPTOR DE INSULNA. 14. 2.1.3.2 RESISTENCIA A LA INSULINA. 17. 2.1.4 CONSECUENCIAS FRECUENTES DE LA DIABETES. 17. 2.1.4.1 CRITERIOS PARA EL DIAGNÓSTICO DE LA DIABETES MELLITUS EN HUMANOS. 18. 2.1.4.2 CRITERIOS PARA EL DIAGNOSTICO DE LA DIABETES MELLITUS EN RATAS 2.1.5 INDUCCIÓN DE DIABETES EXPERIMENTAL. 19 20.

(8) 2.1.5.1 DIABETES INDUCIDA. 20. 2.1.5.2 INDUCCÍON QUÍMICA. 21. 2.2 RATA COMO MODELO EXPERIMENTAL. 22. 2.2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES Y BIOLÓGICAS. 22. 2.2.2 ANIMALES NO OBESOS. 23. 2.2.3 ANIMALES OBESOS. 23. 2.2.4 EFECTOS DE LA DIETA. 24. 2.2.5 INFLUENCIA DEL GÉNERO. 24. 2.3 ESTREPTOZOTOCINA. 25. 2.3.1 ORIGEN Y QUÌMICA. 25. 2.3.2 EFECTO DIABÉTICO. 25. 2.3.3 MECANISMO DE ACCIÓN. 26. 2.3.3.1 MECANISMO DE ACCIÓN EN LA INDUCCIÓN DE LA DIABETES26 2.3.4 USOS CLÍNICOS. 27. 2.3.5 TOXICIDAD. 27. 2.4 CHORELLA VULGARIS. 28. 2.4.1 CARACTERISTICAS DE Chlorella Vulgaris. 28. 2.4.2 TAXONOMIA. 29. 2.4.3 USOS POTENCIALES. 29. 2.4.4 PARÁMETROS DEL CULTIVO PARA Chlorella Vulgaris. 30. 2.4.5 VALOR NUTRICIONAL DEL PULVERIZADO DE Chlorella Vulgaris.. 31. 2.5 ACCIÓN HISTO PROTECTORA DE PÁNCREAS. 32. 2.5.1 LA ACCIÓN DEL CGF. 32. 2.5.2 COMPOSICIÓN DEL CGF. 33.

(9) CAPITULO III METODOLOGÍA. 3.1 DISEÑO METODOLÓGICO. 35. 3.1.1 TIPO DE ESTUDIO. 35. 3.1.2 POBLACÍON Y MUESTRA. 35. 3.2 RECURSOS. 36. 3.2.1 RECURSOS HUMANOS. 36. 3.2.2 INFRAESTRUCTURA. 36. 3.2.3 RECURSOS MATERIALES. 36. 3.3 DISEÑO EXPERIMENTAL 3.3.1 ETAPAS DE INVESTIGACIÓN 3.3.1.1 PERIODO DE INDUCCIÓN DE DIABETES TIPO 2. 38 38 38. 3.3.1.2 TRATAMIENTO CON Chlorella Vulgaris PARA EL CONTROL DE DIABETES TIPO 2 3.3.2 CRITERIOS DE INCLUSIÓN Y EXCLUSIÓN. 38 39. 3.3.2.1 CRITERIOS DE INCLUSIÓN. 39. 3.3.2.2 CRITERIOS DE EXCLUSIÓN. 40. 3.3.3 VARIABLES. 40. 3.4 METODOLOGÍA. 41. 3.4.1 MÉTODOS Y TÉCNICAS 3.4.1.1 ETAPAS DE INVESTIGACIÓN. 41 41. 3.4.2 ESTANDARIZACIÓN DE LOS ALIMENTOS. 41. 3.4.3 INDUCCIÓN DE DIABETES TIPO 2. 42. 3.4.4 TRATAMIENTO CON Chlorella Vulgaris PARA EL CONTROL. 43. DE DIABETES TIPO 2 3.4.5 ELABORACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE METFORMINA. 43. 3.4.6 OBTENCIÓN DE LA MICROALGA Chlorella Vulgaris. 43. 3.4.6.1 CONDICIONES DE CULTIVO DE LA MICROALGA Chlorella Vulgaris. 43.

(10) 3.4.6.2 OBTENCIÓN Y PROCESAMIENTO DEL PULVERIZADO DE LA. 44. MICROALGA Chlorella Vulgaris 3.4.6.3 DOSIFICACIÓN Y ADMINISTRACIÓN DE LA MICROALGA. 45. Chlorella Vulgaris 3.4.7 DETERMINACIÓN DE LA GLUCOSA EN SANGRE. 45. 3.4.8 DETERMINACIÓN DEL EFECTO PROTECTOR DEL Chlorella. 47. Vulgaris A NIVEL HISTOLÓGICO DEL PÁNCREAS EN RATAS CON DIABETES TIPO 2 INDUCIDA. 3.5 DISEÑO ESTADÍSTICO. 48. 3.5.1 PROCEDIMIENTO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS. 48. RESULTADOS. CAPITULO IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 4.1 RESULTADOS 4.1.1 DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN SÉRICA DE. 49. GLUCOSA POR EFECTO DE LA APLICACIÓN DE DIFERENTES DOSIS DEL PULVERIZADO DE Chlorella Vulgaris EN RATAS CON DIABETES TIPO 2 INDUCIDA 4.1.2 EVALUACIÓN DEL EFECTO PROTECTOR DE Chlorella Vulgaris. 66. A NIVEL HISTOLÓGICO DEL PÁNCREAS EN RATAS CON DIABETES TIPO 2 INDUCIDA 4.2 DISCUSIÓN. 71. CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 5.1 CONCLUSIONES. 73. 5.2 RECOMENDACIONES. 74. BIBLIOGRAFIA. 75. ANEXOS. 83.

(11) ÍNDICE DE FIGURAS. Pág. FIGURA 1. Curva de tolerancia a la glucosa en una persona. 13. normal en comparación a un paciente con diabetes mellitus no insulino dependiente (NIDDM, diabetes tipo 2). FIGURA 2. Receptor de insulina (Modificado de Mendívil y. 15. Sierra, 2005), que muestra la estructura del RI con dos subunidades alfa y dos subunidades beta.. FIGURA 3: Estimulación de la secreción de insulina. 16. FIGURA 4: Fórmula de la Estreptozotocina. 25. FIGURA 5: Estructura química de la Estreptozotocina.. 28. (2-deoxy-2-[3-(methyl1-3-nitrosoureido)-D-glucopiranosa. FIGURA 6: Esquema del fotobioreactor para la obtención de. 44. biomasa de Chlorella Vulgaris. FIGURA 7: Comparación de la concentración de glucosa sérica. 49. basal en Rattus Norvegicus. FIGURA 8: Comparación de la concentración de glucosa sérica después. 51. de la inducción de diabetes tipo 2 en Rattus Norvegicus. FIGURA 9: Comparación de la concentración de glucosa sérica. 54. en Rattus Norvegicus con diabetes tipo 2 después de 15 días de tratamiento con pulverizado de Chlorella Vulgaris. FIGURA 10: Comparación de la concentración de glucosa sérica en Rattus Norvegicus con diabetes tipo 2 después de 30 días de tratamiento con pulverizado de Chlorella Vulgaris. 53.

(12) FIGURA 11: Comparación de la concentración de glucosa sérica. 56. en Rattus Norvegicus con diabetes tipo 2 después de 45 días de tratamiento con pulverizado de Chlorella Vulgaris. FIGURA 12: Concentración de glucosa en ratas Rattus Norvegicus. 57. del grupo T1 con 50 mg/kg del pulverizado de Chlorella Vulgaris según tiempos de evaluación. FIGURA 13: Concentración de glucosa en ratas Rattus Norvegicus. 59. del grupo T2 con 100 mg/kg del pulverizado de Chlorella Vulgaris según tiempos de evaluación. FIGURA 14: Concentración de glucosa en ratas Rattus Norvegicus. 59. del grupo T3 con 200 mg/kg del pulverizado de Chlorella Vulgaris según tiempos de evaluación. FIGURA 15: Concentración de glucosa en ratas Rattus Norvegicus. 61. del grupo control según tiempos de evaluación. FIGURA 16: Concentración de glucosa en ratas Rattus Norvegicus del. 63. grupo al que se aplicó metformina según tiempos de evaluación. FIGURA 17: Concentración de glucosa sérica en ratas Rattus. 65. Norvegicus según tiempos de evaluación. FIGURA 18: Vista microscópica a aumento de 100X del tejido. 66. pancreático de Rattus Norvegicus perteneciente al grupo control. FIGURA 19: Vista microscópica a aumento de 100X del tejido. 67. pancreático de Rattus Norvegicus perteneciente al grupo que se le administró metformina. FIGURA 20: Vista microscópica a aumento de 100X del tejido pancreático de Rattus Norvegicus perteneciente al grupo que. 68.

(13) se le administró 50 mg/kg del pulverizado de Chlorella Vulgaris (T1). FIGURA 21: Vista microscópica a aumento de 100X del tejido. 69. pancreático de Rattus Norvegicus perteneciente al grupo que se le administró 100 mg/kg del pulverizado de Chlorella Vulgaris (T2). FIGURA 22: Vista microscópica a aumento de 100x del tejido pancreático de Rattus Norvegicus perteneciente al grupo que se le administró 200 mg/kg del pulverizado de Chlorella Vulgaris (T3). 70.

(14) ÍNDICE DE TABLAS. Pág TABLA 1: Composición bioquímica (%) de la biomasa de. 31. Chlorella Vulgaris. TABLA 2: Operacionalización de variables. 40. TABLA 3: Dieta de mantenimiento. 42. TABLA 4: Determinación y comparación de la concentración. 54. de la glucosa sérica en Rattus Norvegicus tipo 2 después de 30 días de tratamiento con pulverizado de Chlorella Vulgaris. TABLA 5: Determinación y comparación de la concentración. 55. de la glucosa sérica en Rattus Norvegicus tipo 2 después de 45 días de tratamiento con pulverizado de Chlorella Vulgaris. TABLA 6: Efecto del pulverizado de 50 mg/kg de Chlorella Vulgaris. 57. (Grupo T1) en la concentración de glucosa sérica en ratas Rattus Norvegicus después de 45 días de la inducción de diabetes tipo 2. TABLA 7: Efecto del pulverizado de 100 mg/kg de Chlorella Vulgaris. 58. (Grupo T2) en la concentración de glucosa sérica en ratas Rattus Norvegicus después de 45 días de la inducción de diabetes tipo 2. TABLA 8: Efecto del pulverizado de 200 mg/kg de Chlorella Vulgaris. 59. (Grupo T3) en la concentración de glucosa sérica en ratas Rattus Norvegicus después de 45 días de la inducción de diabetes tipo 2. TABLA 9: Concentración de glucosa sérica en ratas Rattus Norvegicus. 61. del grupo control después de 45 días de la inducción de diabetes tipo 2. TABLA 10: Concentración de glucosa sérica en ratas Rattus. 62.

(15) Norvegicus del grupo al que se aplicó metformina hasta después de 45 días de la inducción de diabetes tipo 2. TABLA 11: Concentración de glucosa sérica en ratas Rattus Norvegicus por efecto del pulverizado de Chlorella Vulgaris hasta después de 45 días de la inducción de diabetes tipo 2. 64.

(16) RESUMEN La diabetes tipo 2 se produce de múltiples formas, cada una de las cuales se caracteriza por la variabilidad de los grados de resistencia a la insulina y la disfunción de las células β, que juntos conducen a la hiperglucemia, el objetivo del presente estudio es examinar el efecto de la administración por vía oral del pulverizado de la microalga Chlorella vulgaris en tres diferentes concentraciones (50 mg/kg, 100 mg/kg y 200 mg/kg) disueltos en 3mL de agua, en las concentraciones de glucosa y su efecto histoprotector del páncreas, utilizando como control positivo Metformina 9 mg/día, por un período de 45 días para el tratamiento de ratas Rattus norvegicus control y diabéticas tipo 2 inducidas. La Diabetes fue inducida mediante inyección intraperitoneal de estreptozotocina (STZ) (60 mg / kg de peso corporal). Se observó una reducción significativa (P<0.01) hasta los 45 días de tratamiento de los niveles de glucosa en ratas diabéticas inducidas tratadas con 200 mg/Kg del pulverizado de Chlorella vulgaris presentando en promedio 114.00 mg/dL de glucosa en sangre, valor estadísticamente igual al valor promedio del grupo control 112.00 mg/dL, y al obtenido por el tratamiento con Metformina 113.20 mg/dL. Se determinó mediante los análisis histopatológicos en ratas diabéticas tipo 2 inducidas tratadas con el pulverizado de Chlorella vulgaris la presencia de tejido pancreático muy similar al grupo control y a las ratas que se les administró Metformina, siendo 200 mg/Kg la concentración óptima del pulverizado de Chlorella vulgaris para la disminución de los niveles séricos de glucosa y un mejor efecto histo-protector del páncreas en ratas Rattus norvegicus.. Palabras clave: Chlorella; Estreptozotocina, Diabetes, histo-protector.. 1.

(17) ABSTRACT Type 2 diabetes occurs in multiple ways, each of which is characterized by variability in the degree of insulin resistance and β-cell dysfunction, which leads to hyperglycemia together, the aim of this study is to examine the effect of intragastric administration of spraying the microalgae Chlorella vulgaris in three different concentrations (50 mg /kg, 100 mg /kg and 200 mg/kg) dissolved in 3mL of water, glucose concentrations and the pancreas effect histoprotector using as positive control Metformin 9 mg / day for a period of 45 days for the treatment of rats Rattus norvegicus control and type 2 diabetic induced. Diabetes was induced by intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ) (60 mg / kg body weight). A significant (P <0.01) was observed until 45 days treatment blood glucose levels in diabetic rats induced treated with 200 mg / Kg of powdered Chlorella vulgaris presenting on average 114.00 mg / dL of blood glucose value statistically equal to the average control value 112.00 mg / dL group, and that obtained by metformin 113.20 mg / dL. was determined by histopathology in diabetic rats type2 induced treated with powdered chlorella the presence of very similar to the control group and the rats were administered Metformin pancreatic tissue, being 200 mg / kg the optimal concentration of pulverized Chlorella vulgaris for the decreased serum glucose levels and improved tissue-protective effect of the pancreas in rats Rattus norvegicus.. Keywords: Chlorella; Streptozotocin, Diabetes, histo-protector.. 2.

(18) CAPITULO I GENERALIDADES 1.1 INTRODUCCIÓN En América el estimado de personas con Diabetes ascendió a 13,3 millones en el 2000 y para el 2030 ha sido proyectado en 32,9 millones. La prevalencia de diabetes en América varía entre 10 y 15 %, en el Perú esta se estima en 5,5 %. La magnitud de la misma está en aumento, debido al incremento de factores como la obesidad, el sobrepeso, el sedentarismo y los hábitos inadecuados de alimentación.1 Más del 80% de las muertes por diabetes se registran en países de ingresos bajos y medios.2 Según proyecciones de la OMS, la diabetes será la séptima causa de mortalidad en 2030.3 La diabetes tipo 2 es uno de los trastornos metabólicos crónicos. La reducción de la secreción de insulina y deterioro de la acción de la insulina causa una regulación metabólica anormal.. La diabetes tipo 2 se produce de múltiples formas, se caracteriza por la variabilidad de los grados de resistencia a la insulina y la disfunción de las células β que junto conduce a la hiperglucemia.4 La insulino resistencia se asocia con una serie de trastornos metabólicos. Si el estado hiperglucémico se mantiene durante mucho tiempo, puede causar enfermedades cardiovasculares tales como hiperlipidemia e hipertensión.5 Además, la resistencia a la insulina es una común anormalidad fisiológica caracterizada por una respuesta alterada a la insulina en tejidos sensibles a insulina tales como músculo, hígado, y tejidos adiposos y es el principal síntoma de la diabetes tipo 2. 6 De ahí que muchas personas han hecho los esfuerzos para mejorar la resistencia a la insulina. El esfuerzo dietético es una de las soluciones útiles para mejorar la resistencia a la insulina. Se han evaluado los efectos de la seguridad de los productos naturales confirmado mejorar y prevenir las enfermedades.. 3.

(19) Teniendo en cuenta que en nuestro medio se utiliza gran variedad de plantas para fitoterapia se podrían dar una nueva alternativa para el tratamiento y prevención de distintas enfermedades asociadas a la hiperglucemia, sin embargo se considera a. la microalga Chlorella. (Chlorella vulgaris) como una alternativa muy eficiente para el control de dichas enfermedades, Chlorella ha sido durante mucho tiempo un alimento funcional popular en países asiáticos, como Corea, Japón y Taiwán. 7 Chlorella es una buena fuente de proteína, lípido soluble vitaminas, colina, fibra dietética y minerales esenciales. Muchos estudios se han realizado para averiguar la bioquímica y funciones fisiológicas de Chlorella, como aumentar la función inmune, previniendo úlceras inducidas por el estrés y la prevención de la dieta alta en grasas a la producción de dislipidemia, además de los efectos de Chlorella, tales como la recuperación de la fatiga, también se estudió su aplicación en el medio ambiente como la degradación de los materiales tóxicos y eliminación de metales pesados.7, 8, 9, 10. Se ha demostrado que una administración aguda de Chlorella pryrenoidosa produjo un efecto hipoglucemiante significativa en ratas inducida por Aloxano. 7, 11,. es difícil de explicar que a largo plazo la ingesta de Chlorella. tendría un efecto hipoglucémico. En ciertos estudios se utilizaron el modelo de diabetes tipo 1, que sugiere que Chlorella no afecta a la secreción de insulina, pero mejora la insulino resistencia, esto podría explicar el efecto hipoglucemiante de Chlorella en la diabetes tipo 2. Por lo tanto, es necesario estudiar sobre los efectos de largo plazo sobre la ingesta de Chlorella en un modelo de diabetes tipo 2, además teniendo en cuenta que el contenido nutricional es variable de una especie ya que niveles de expresión de genes entre cepas de diferentes fenotipos bajo diferentes condiciones ambientales es diferente.12 Es por ello que dándole la debida importancia a la relación de la prevalencia de esta patología que representa un problema de salud pública, consideramos no solo importante sino obligatorio el estudio con carácter científico de contar con nuevos productos de fitoterapia. Es por tal razón que el presente trabajo busca evaluar si la ingesta de Chlorella 4.

(20) vulgaris presenta un efecto hipoglucemiante y si puede ser aprovechada en pacientes con Diabetes Mellitus tipo 2 así mismo evaluar la acción protectora a nivel histológico de páncreas.. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ¿Cuál es el efecto del pulverizado de Chlorella (Chlorella vulgaris) en los niveles séricos de glucosa y su acción protectora en páncreas de ratas con diabetes tipo 2 inducida experimentalmente?. 5.

(21) 1.3 OBJETIVOS. 1.3.1. OBJETIVO GENERAL:  Determinar el efecto del pulverizado de Chlorella (Chlorella vulgaris) en los niveles séricos de glucosa y su acción histoprotectora en páncreas de ratas con diabetes tipo 2 inducidas experimentalmente.. 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Determinar la concentración sérica de glucosa por efecto de la aplicación de diferentes dosis del pulverizado de Chlorella vulgaris en ratas con diabetes tipo 2 inducida.  Evaluar el efecto protector de Chlorella vulgaris a nivel histológico del páncreas en ratas con diabetes tipo 2 inducida.  Determinar la concentración óptima de Chlorella vulgaris para disminuir los niveles séricos de glucosa en ratas con diabetes tipo 2 inducida.. 1.4 HIPÓTESIS La administración de Chlorella vulgaris es eficaz en la disminución de los niveles séricos de glucosa así mismo presentará una acción protectora en el páncreas en ratas con diabetes tipo 2 inducida con estreptozotocina.. 6.

(22) CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. DIABETES La DM o diabetes sacarina es un grupo de trastornos metabólicos13, que afecta a diferentes órganos y tejidos y se caracteriza por un aumento de los niveles de glucosa en la sangre: Hiperglicemia.14 Es causada por varios trastornos, incluyendo la baja producción de la hormona insulina, secretada por las células β del páncreas, o por su inadecuado uso por parte del cuerpo15, 16, que repercutirá en el metabolismo de los carbohidratos, lípidos y proteínas.. La Diabetes Mellitus es un síndrome donde se altera el metabolismo de los carbohidratos, las grasas y las proteínas. Se caracteriza por la presencia de hiperglucemia crónica como resultado de un deterioro en la secreción de insulina, en su acción o ambos.13 La Diabetes está asociada con la obesidad, más que con factores genéticos.14 La hiperglucemia causa los siguientes signos y síntomas: poliuria, polidipsia, pérdida de peso y polifagia. Los síntomas principales de la DM son emisión excesiva de orina (poliuria), aumento anormal de la necesidad de comer (polifagia), incremento de la sed (polidipsia), y pérdida de peso sin razón aparente.17 La OMS reconoce tres formas de DM: tipo 1, tipo 2 y diabetes gestacional (ocurre durante el embarazo). 12 13,. cada una con diferentes causas y con distinta incidencia.. Varios procesos patológicos están involucrados en el desarrollo de la diabetes, le confieren un carácter autoinmune, característico de la DM tipo 1, hereditario y resistencia del cuerpo a la acción de la insulina, como ocurre en la DM tipo 2. Afecta a más de 194 millones de personas en el mundo y se estima 333 millones en 2025.18 Este padecimiento causa diversas complicaciones, dañando frecuentemente a ojos, riñones, nervios y vasos sanguíneos. Sus complicaciones agudas (hipoglucemia, cetoacidosis, coma hiper osmolar no cetósico) son consecuencia de un control inadecuado de la enfermedad 7.

(23) mientras sus complicaciones crónicas (cardiovasculares, nefropatías, retinopatías, neuropatías y daños micro vasculares) son consecuencia del progreso de la enfermedad.. Actualmente. existen. dos. clasificaciones. principales.. La. primera,. correspondiente a la OMS, en la que sólo reconoce tres tipos de diabetes (tipo 1, tipo 2 y gestacional) y la segunda, propuesta por la Asociación Americana de Diabetes (ADA) en 1997. Según el Comité de expertos de la ADA, los diferentes tipos de DM se clasifican en 4 grupos: Diabetes Mellitus tipo 1, Diabetes Mellitus tipo 2, Diabetes gestacional y otros tipos de Diabetes mellitus.. La Diabetes Mellitus es un trastorno heterogéneo definido por la presencia de hiperglucemia. La hiperglucemia en todos los casos se debe a una deficiencia funcional de acción de la insulina. La acción deficiente de la insulina puede deberse a una disminución de su secreción por las células beta del páncreas, una reducción en la respuesta de tejidos blanco a la insulina (resistencia a la insulina), o un aumento en las hormonas contrareguladoras que se oponen a los efectos de la insulina.19. En la DM el páncreas no produce o produce muy poca insulina (DM Tipo 1) o las células del cuerpo no responden normalmente a la insulina que se produce (DM Tipo 2).. Esto evita o dificulta la entrada de glucosa en la célula, aumentando sus niveles en la sangre (hiperglucemia). La hiperglucemia crónica que se produce en la diabetes mellitus tiene un efecto tóxico que deteriora los diferentes órganos y sistemas y puede llevar al coma y la muerte. La diabetes mellitus es un trastorno endocrino-metabólico crónico, que afecta la función de todos los órganos y sistemas del cuerpo: el proceso mediante el cual se dispone del alimento como fuente energética para el organismo (metabolismo), los vasos sanguíneos, (arterias, venas y capilares) y la circulación de la sangre, el corazón, los riñones, y el sistema nervioso (cerebro, retina, sensibilidad cutánea y profunda, etc.). 8.

(24) Es. una. enfermedad. sistémica,. crónico-degenerativa,. de. carácter. heterogéneo con grados variables de predisposición hereditaria y con participación de diversos factores ambientales que se caracteriza por hiperglucemia crónica debido a la deficiencia en la producción o acción de la insulina, lo que afecta al metabolismo intermedio de los hidratos de carbono, proteínas y grasas (NOM-015-SSA2-1994).20. 2.1.1 DIABETES TIPO 2. También llamada no insulinodependiente o de inicio en la edad adulta. Se debe a una utilización ineficaz de la insulina. Este tipo representa el 90% de los casos mundiales y se debe en gran medida a un peso corporal excesivo y a la inactividad física donde hay capacidad residual de secreción de insulina, pero sus niveles no superan la resistencia a la insulina concomitante; insuficiencia relativa de secreción de insulina o cuando coexisten ambas posibilidades y aparece la hiperglucemia (NOM015-SSA2-1994).19, 20. 2.1.2 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS.. El. metabolismo. de. los. carbohidratos. es. el. ensamble. de. las. transformaciones moleculares y de transferencia de energía que se desarrolla sin interrupciones dentro de la célula o del organismo. Los procesos. son. ordenados,. interviniendo. procesos. de. degradación. (catabolismo) y de síntesis orgánica (anabolismo). Toda actividad celular y del organismo requiere energía, pero también, de nutrientes específicos (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, minerales y vitaminas) que deben moverse a través de membranas con frecuencia contra gradiente de concentración lo que implica un gasto importante de energía.. 9.

(25) La oxidación de este tipo de glúcidos proporciona energía, se almacenan como glucógeno, sirven para la síntesis de aminoácidos no esenciales y ante el exceso de carbohidratos se favorece la síntesis de ácidos grasos.. Todas las células de nuestro organismo utilizan a la glucosa como combustible metabólico. En el mantenimiento del control de la glucemia intervienen una serie de hormonas. Unas de carácter hiperglucemiante (glucagón) y otras hipoglucemiante (insulina). Así la insulina promueve, mecanismos para consumir glucosa en situaciones de ingesta alimenticia, mientras el glucagón estimula la liberación de glucosa a la sangre en situaciones de ayuno o en situación de hipoglucemia. La insulina es una hormono polipeptídica sintetizada y liberada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas. Es clave en el metabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos.19 Las alteraciones del metabolismo de la glucosa, se relacionan a dos eventos identificables: la deficiente acción de la insulina, la deficiente secreción de la hormona o un efecto combinado de estas dos características. 20 En la Diabetes Mellitus tipo II se acepta como evento primario en su desarrollo a la resistencia a la insulina en los tejidos periféricos y como evento secundario, pero no menos importante, a los defectos asociados a una deficiencia relativa de secreción de la hormona.21 Desde el punto de vista del mecanismo fisiopatológico, en la diabetes Mellitus tipo II es posible observar tres fases bien definidas: Aparición de un estado de Resistencia a la Insulina, generalmente asociada a valores de normoglucemia. a) Una segunda fase asociada a una resistencia a la insulina más marcada a nivel de tejidos periféricos (músculo, tejido adiposo). 10.

(26) donde existe una sobreproducción de insulina que no alcanza a controlar. la. homeostasis. de. glucosa. (hiperglucemia. postprandial). b) Una fase final, asociada a una declinación en el funcionamiento de las células beta pancreáticas, donde se disminuye la síntesis de la hormona (los eventos asociados están en plena discusión, uno de ellos es apoptosis por gluco y/o lipotoxicidad) apareciendo. la. hiperglucemia. en. ayuno,. lo. que. es. diagnosticado como Diabetes Mellitus tipo II.. 2.1.2.1. ÓRGANO IMPORTANTE PARA EL METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS El hígado, es la víscera más voluminosa del ser humano. Pesa alrededor de 1.5 kg, es de color rojo oscuro y está situado en la parte superior derecha de la cavidad abdominal, justo bajo el diafragma. En el metabolismo de los carbohidratos, el hígado regula mediante el control de hormonas la glucosa, hay hormonas que tienen efecto hipoglucémico (insulina) y otras hiperglucémico (epinefrina, glucagón, cortisol y hormona del crecimiento) empezando por la homeostasis de la glucosa sérica, así como la síntesis, almacenamiento y movilización del glucógeno, gluconeogénesis a partir de otros precursores como el lactato, glicerol y aminoácidos, catabolismo de las hexosas y la glicólisis como vía precursora de la síntesis de ácidos grasos. Metabolismo de los lípidos en el hígado se realiza la síntesis de “novo” de los ácidos grasos y triacilglicéridos, así como el catabolismo del colesterol (ácidos biliares), síntesis y metabolismo de lipoproteínas plasmáticas, oxidación de los ácidos grasos (β oxidación) y producción de cuerpos cetónicos durante los alimentos.21 La glucosa y otros secretagogos influyen en la liberación de insulina al actuar con múltiples mecanismos iónicos y metabólicos. Estos mecanismos no se superponen y guardan relación entre sí, sino que también modifican su importancia cuantitativa con el tiempo y de manera recurrente. 11.

(27) Las células beta pancreáticas son sensibles a la rapidez del cambio y a la concentración efectiva de un secretagogo, la característica de liberación de insulina que responde a una estimulación de inicio rápido con glucosa son: La respuesta inicial es un aumento rápido y transitorio en la liberación (primera fase) que termina en un lapso de 5 a 10 minutos. Seguida por una segunda fase progresivamente mayor en la cual la glucosa amplifica de manera continua su propia señal. Cuando la glucosa disminuye pronto a una concentración más baja, pero todavía estimulatoria, la sensibilidad negativa a la rapidez es una espiga (pico), negativa transitoria en la secreción de insulina. Si el páncreas o los islotes de Langerhans están expuestos a hiperglucemias durante solo unos minutos mientras todavía está en primera fase, se vuelven resistentes, de manera que, tras un periodo de reposo breve, se reduce su respuesta a un mismo estímulo agudo. A este proceso, llamado inhibición dependiente de tiempo o inhibición por retroalimentación relacionada con la señal. Si el páncreas o los islotes están expuestos a glicemias (concentraciones de glucosa) altas por periodos por más de 15 min y se encuentran en el proceso de la segunda fase quedan cebados o potenciados, de manera que tras un breve periodo de reposo, su respuesta al mismo estímulo es mayor que la observada al principio. Este componente de memoria persiste más de una hora y se le conoce como potenciación preparatoria o dependiente del tiempo.22 La secreción de insulina estimulada por la glucosa se produce por el metabolismo oxidante de la glucosa que conduce un aumento en la relación de ATP/ADP. El aumento de ATP causa el cierre de los canales de K+, la despolarización de la membrana plasmática, el aumento de las concentraciones de calcio citoplasmático y la exocitosis de la insulina en gránulos de secreción. Cuando la célula es saludable, la contestación adaptable a la resistencia de insulina, involucra cambios en la función y masa, es tan eficaz que la tolerancia de glucosa normal se mantiene.. 12.

(28) 2.1.2.2 PRUEBA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA La forma más común de diagnosticar esta enfermedad, es a través de los signos y síntomas; sin embargo en muchas ocasiones, la DM2 es asintomática, por lo que para confirmar o descartar su presencia se han desarrollado pruebas del tipo estímulo-respuesta.23 La más conocida de estas pruebas es la Curva de Tolerancia a la Glucosa (PTG). Esta es una prueba que mide la capacidad que tiene el organismo para metabolizar la glucosa, de manera que en los sujetos con alteraciones en el metabolismo de los carbohidratos, esta capacidad se encuentra alterada y en el caso particular de los sujetos con DM2, esta capacidad se encuentra disminuida.24 En la figura 1 se hace una comparación gráfica de la tolerancia a la glucosa, midiendo los niveles normales de glucosa de una persona sana, contra una persona con diabetes mellitus no insulino dependiente, DM 2.. FIGURA 1. Curva de tolerancia a la glucosa en una persona normal en comparación a un paciente con diabetes mellitus no insulino dependiente (NIDDM, diabetes tipo 2)25. 13.

(29) La sensibilidad a la insulina también modula la función de las células β pancreáticas y casi siempre permanece disminuido en casos de obesidad. Individuos resistentes a la insulina que sean obesas, tienen una mayor respuesta de insulina ya que disminuyen el aclaramiento hepático de esta hormona, en comparación con las personas no obesas, lo cual los hace sujetos sensibles a la insulina. En individuos sanos, existe una retroalimentación dentro de los tejidos sensibles a la insulina y las células-β. Las células β pancreáticas aumentan el suministro de insulina en respuesta a la demanda por el hígado, los músculos y el tejido adiposo.26 En los efectos metabólicos de los adipocitos se genera intolerancia a la glucosa en la diabetes mellitus tipo 2, alteraciones negativas en los triglicéridos. y. colesterol,. hipertensión. arterial. sistémica. e. hiperandrogenismo, algunos de los mecanismos por los cuales se explicaría la aterogenicidad en pacientes con obesidad abdominal. Debe considerarse como parte del mecanismo ocasionado en el tejido adiposo (lipotoxicidad) y relacionado con la fisiopatogenia del síndrome metabólico, que la suma de intolerancia a la glucosa, liberación de proteínas. de. adipocitos,. hipofibrinólisis,. inflamación,. trombosis. y. ateroesclerosis favorece un estado subinflamatorio que puede explicar las alteraciones en la hemostasia y el sistema fibrinolítico en los casos de obesidad lo que permitiría incorporar elementos diagnósticos a este síndrome.. 2.1.3 INSULINA La insulina es una proteína que regula los niveles de glucosa en la sangre. Fue descubierta por Banting y Best en 1922. 27. y es el factor causante de la. DM. Este hallazgo se convirtió en la piedra angular de la medicina clínica, además. de. contribuir. de. manera. significativa. endocrinología molecular y comparativa.27, 28. 14. al. avance. de. la.

(30) 2.1.3.1 RECEPTOR DE INSULINA El receptor de insulina es una proteína tetramérica con dos subunidades alfa extracelulares y dos subunidades beta que tienen una pequeña porción extracelular, una porción transmembranal y una porción intracelular (Fig. 2).29 El receptor de insulina puede entenderse como una. enzima. alostérica, en la cual las subunidades beta son las subunidades catalíticas y las subunidades alfa son subunidades regulatorias que las mantienen inhibidas.29. FIGURA 2. Receptor de insulina (Modificado de Mendívil y Sierra, 2005), que muestra la estructura del RI con dos subunidades alfa y dos subunidades beta Cuando la insulina se une a las subunidades alfa del receptor a la insulina (RI), la actividad inhibitoria de éstas sobre las subunidades beta se pierde (Figura 1). En ese momento las subunidades beta ejercen su acción catalítica de tirosina cinasa (TC); las dos subunidades se fosforilan (una fosforila a la otra y viceversa) en 6 a 7 residuos de tirosina. Sin esta actividad tirosina cinasa del receptor de insulina, no se da ninguno de los efectos biológicos de la misma. 29.. Las subunidades beta también poseen. residuos de serina y treonina que se pueden fosforilar. 30.. Cuando esto. sucede, la actividad tirosina cinasa se reduce notablemente y todos los efectos insulínicos disminuyen. La fosforilación en serina y treonina de las subunidades beta del receptor de insulina ejerce una acción regulatoria negativa sobre la respuesta biológica a la insulina 30 31.. 15.

(31) 2.1.3.2 RESISTENCIA A LA INSULINA. La insulina es una hormona peptídica anabólica producida en las células insulares β del páncreas. A pesar de los periodos de ingestión y ayuno, la concentración plasmática se mantiene constante entre 4 y 7 mmol/L (5-20 μU/mL) en individuos sanos. La liberación de insulina en respuesta a la glucosa se da en proporción a la glucemia, a su vez regulada por la absorción intestinal, la producción y liberación hepática de glucosa y el metabolismo de los tejidos periféricos. Los receptores transportadores de glucosa (glut 1, por sus siglas en inglés) de las células β pancreáticas permiten el equilibrio extra e intracelular de glucosa. El metabolismo de la glucosa en la célula β utiliza trifosfato de adenosina (ATP). El aumento en las concentraciones intracelulares de adenosina difosfato (ADP) bloquea los canales de potasio dependientes de ATP despolarizando la membrana, con activación de los canales de calcio dependientes de voltaje y aumento en la concentración intracelular de calcio que produce exocitosis de insulina. 32(Fig.. 3).. FIGURA 3: Estimulación de la secreción de insulina 32 16.

(32) La insulina circulante a través de la unión a su receptor, aumenta la captación de glucosa en el músculo y el tejido adiposo, inhibe la producción hepática de glucosa, estimula la glucólisis, la lipogénesis, la glucogénesis y la síntesis de proteínas e inhibe la β-oxidación de ácidos grasos, la glucogenólisis y la proteólisis. El receptor de insulina (RI) es una proteína de membrana citoplasmática que se expresa en células de músculo esquelético, hígado, riñón, cerebro y tejido adiposo. Tiene cuatro subunidades, dos β que poseen actividad tirosina cinasa dependiente de ATP, inhibida por dos subunidades α. Cuando la insulina se acopla a las subunidades α se pierde esta inhibición, con auto fosforilación del RI por actividad tirosina cinasa en presencia de ATP.33 La resistencia a la insulina se define como la presencia de una respuesta biológica alterada a la acción de la insulina, sea exógena o endógena, en sus células efectoras (hígado, músculo y tejido adiposo). Esto se traduce en un aumento anormal de insulina plasmática. Esta respuesta biológica alterada tiene una base genética que determina la sensibilidad tisular a la insulina, sobre la cual inciden factores adquiridos como la obesidad y el sedentarismo, cuya presencia determina finalmente la manifestación de este fenómeno. 2.1.4 CONSECUENCIAS FRECUENTES DE LA DIABETES La diabetes aumenta el riesgo de cardiopatía y accidente vascular cerebral (AVC). Un 50% de los pacientes diabéticos mueren de enfermedad cardiovascular (principalmente cardiopatía y AVC). La nervopatía de los pies combinada con la reducción del flujo sanguíneo incrementan el riesgo de úlceras de los pies y en última instancia, amputación. La retinopatía diabética es una causa importante de ceguera y es la consecuencia del daño de los pequeños vasos sanguíneos de la retina que se va acumulando a lo largo del tiempo. Al cabo de 15 años con diabetes, aproximadamente un 2% de los pacientes se quedan ciegos y un 10% sufren un deterioro grave de la visión. La diabetes se encuentra entre las principales causas de insuficiencia renal. Un 10 a 20% de los pacientes con 17.

(33) diabetes mueren por esta causa. La neuropatía diabética se debe a lesión de los nervios a consecuencia de la diabetes y puede llegar a afectar a un 50% de los pacientes. Aunque puede ocasionar problemas muy diversos, los síntomas frecuentes consisten en hormigueo, dolor, entumecimiento o debilidad en los pies y las manos. En los pacientes con diabetes el riesgo de muerte es al menos dos veces mayor que en las personas sin diabetes. En algunas ocasiones las personas obesas que tienen diabetes pueden presentar áreas de piel engrosadas, obscura, como terciopelo alrededor de cuello, axilas, dedos del pie o en los codos y rodillas; así como una condición cosmética de la piel denominada acantosis nigricans. El síndrome de ovario poliquístico SOP o SOPQ (por sus siglas en inglés) el cual esta frecuentemente asociado a la resistencia a la insulina. El SOP es una anomalía hormonal que puede provocar el agrandamiento de los ovarios que desarrollan unos sacos rellenos de fluidos denominados quistes. Lo cual ocasiona que se tengan periodos menstruales irregulares o directamente se dejan de tener los periodos. Lo cual hace tender a la presencia de crecimiento excesivo de pelo en el rostro y en el cuerpo. El SOP puede generar problemas de fertilidad. Las personas con diabetes muestran una mayor probabilidad de adquirir hipertensión (presión sanguínea alta) o niveles anormales de grasa en la sangre (colesterol y triglicéridos elevados). Los médicos caracterizan como síndrome metabólico la manifestación coincidente de estos problemas en una persona. La diabetes también puede causar complicaciones a largo plazo en algunas personas, incluso enfermedades del corazón como la apoplejía, problemas de la visión y afecciones del riñón. La diabetes puede causar otros problemas en los vasos sanguíneos, nervios y en las encías. Aunque todos estos son más representativos en personas mayores. 34 2.1.4.1 CRITERIOS PARA EL DIAGNÓSTICO DE LA DIABETES MELLITUS EN HUMANOS Algunos investigadores, para la clasificación de la DM, se han basado en estos criterios establecidos en humanos continuación: 18. 35,. por lo cual los describimos a.

(34) La prueba de elección es la determinación de la glucemia basal. Glucemia al azar ≥ 200 mg/dL en presencia de síntomas de diabetes (poliuria, polidipsia o pérdida de peso inexplicable). Glucemia en ayuno (al menos durante 8 horas) ≥ 100 mg/dL. Glucemia ≥ 200 mg/dL a las dos horas de sobrecarga oral con 75g de glucosa disuelta en agua (2 g/Kg peso, sin superar los 75g).35 En las dos últimas pruebas es necesario comprobar el diagnóstico con una nueva determinación de glucemia en ayuno o sobrecarga oral de glucosa. Cuando los niveles de glucemia de una persona se encuentran alterados pero no alcanzan las cifras diagnosticadas de diabetes, éstas se clasifican en: Glucemia Basal Alterada (GBA); paciente con niveles de glucemia basal entre 100-125 mg/dL.36 Entran en la categoría de Intolerancia a la Glucosa (ITG) los pacientes que tienen niveles a las dos horas de la prueba de tolerancia a la glucosa oral, entre 140-199 mg/dL.35 36 2.1.4.2 CRITERIOS DIAGNÓSTICOS PARA DIABETES MELLITUS EN RATAS En estudios previos, se ha reportado que cifras iguales o superiores a 243 mg/dL de glucosa en ayuno sugieren la presencia de DM en ratones.. 37. Sin. embargo, no existen cifras de corte que determinen la presencia de diabetes en la rata, y por lo tanto, al carecer de criterios de diagnóstico certeros nos propusimos establecer parámetros que sirvan de control para determinar la normalidad y la existencia de DM en ratas Wistar, realizando mediciones de glucemia basal en 22 ratas en distinto tiempo de ayuno. Con los resultados obtenidos en este estudio por medio de la PTGO, se lograron establecer las siguientes cifras, respetando en todos los casos el ayuno nocturno de 12 horas:. 1.-Niveles de glucosa en ratas aparentemente sanas: 100-115 mg/dL 2.-Glucemia basal alterada: ≥ 126 pero <140 mg/dL 3.-Intolerancia a la glucosa: ≥ 140 pero < 200 mg/dL 4.-Diagnóstico Diabetes Mellitus: ≥ 200 mg/dL. 19.

(35) 2.1.5. INDUCCIÓN DE DIABETES EXPERIMENTAL.. La diabetes espontánea entre los animales es relativamente común. El primer caso fue descrito en 1851 en un primate.38 En la mayoría de los roedores, la diabetes es de origen genético y se acompaña de obesidad, a excepción de la enfermedad que se presenta en el hámster chino (Cricetulus griseus), en el que no se observa esta condición. 39,. en algunas especies, el responsable de la ocurrencia del. síndrome puede ser un gen autosómico dominante o recesivo, aunque la interacción de varios componentes hereditarios parece ser indispensable para que la hiperglucemia se presente en ciertos grupos animales. En general, los síndromes hiperglucémicos en roedores de laboratorio pueden ser divididos en tres grupos. En el primero, la obesidad es la característica predominante y la hiperglucemia severa no se presenta. En el segundo, la obesidad y la hiperglucemia se encuentran frecuentemente asociadas; sin embargo, no se observa deficiencia de insulina, a pesar de la pérdida de peso y la cetoacidosis. El tercer grupo comprende a los animales en los que presentan la diabetes con una evidente deficiencia de insulina, aunque padecen cetoacidosis. Los datos en mamíferos superiores son escasos. De esta manera, los roedores de laboratorio, por su gran cantidad y bajo costo han proporcionado una cantidad mayor de información. No obstante, la mayoría de los síndromes de diabetes espontánea observados en los animales se caracteriza por hiperglucemia y por lo menos hiperinsulinemia transitoria. 40. 2.1.5.1 DIABETES INDUCIDA La inducción de la diabetes se ha logrado por medio de diversas técnicas experimentales. En 1889, Von Mering y Minkowski produjeron diabetes experimental en perros mediante la remoción quirúrgica del páncreas. Desde entonces, la pacreatomía total se usa en muchas especies, con el propósito de crear modelos experimentales.. 20.

(36) Las hormonas epinefrina, glucagón, somatropina y los glucocorticoides tienen un efecto antagonista sobre la insulina. Cuando están presentes en exceso, como una respuesta al estrés o como consecuencia patológica de una neoplasia u otros desajustes metabólicos, la tolerancia a la glucosa disminuye la hiperglicemia. La epinefrina y el glucagón ejercen el mismo efecto en animales y seres humanos cuando se administran en exceso. También. la. administración. de. hidrocortisona. y. hormona. adrenocorticotrópica inducen hiperglucemia e hiperplasia de las células β del páncrea.41, 42 En animales y seres humanos, las lesiones hipotalámicas pueden causar obesidad. Los modelos mejor estudiados para este síndrome son la rata y el ratón, con lesiones en el núcleo ventromedial del hipotálamo. Tales lesiones pueden ser electrolíticas o químicas. Las ratas adultas sometidas a. estos. procedimientos. presentan. obesidad,. hiperglucemia,. hiperinsulinemia y resistencia a la insulina.43. 2.1.5.2 INDUCCIÓN QUÍMICA El uso de agentes químicos para producir diabetes, permite realizar estudios detallados de los eventos bioquímicos y morfológicos que ocurren durante y después de la inducción de un estado diabético. Existen varias clases de agentes químicos. Los que son sustancias con citotoxicidad específica que destruyen a las células β del páncreas y causan un estado de deficiencia primaria de insulina. Los del grupo que constituyen agentes que actúan sobre las células β pero no las destruyen y un tercer grupo que incrementa los requerimientos endógenos de insulina, debilitan al páncreas y como consecuencia se produce la diabetes. Los agentes más utilizados son la aloxano y la estreptozotocina. Estos compuestos en dosis diabetogénicas actúan específicamente sobre las células β. 44. ,otros compuestos empleados por su acción diabetogénica son. el ácido caproico, derivados del ácido ascórbico alfa, α-dipiridil, ácido 5hidroxiseudórico, ácido picrolónico, derivados de la aloxano (aloxantina), derivados del dietiltiocarbamato de sodio, tiourea y triamcinolona, entre 21.

(37) otros. Algunos de estos poseen un mecanismo de acción similar al del aloxano, induciendo diabetes o síndromes hiperglucémicos reversibles, según sea el caso.34. 2.2 RATA COMO MODELO EXPERIMENTAL. Las consideraciones éticas y de sentido común restringen la investigación en humanos, desde los principios de la Biología, la utilización de animales como reactivos biológicos en el ámbito de la investigación científica ha sido fundamental para el establecimiento de nuevos postulados y la constante validación de los mismos. Es así, como el desarrollo científico en las áreas biomédicas, está directamente relacionado con el nivel de desarrollo de la tecnología y experimentación animal. Por esta razón, el uso de modelos animales para el estudio de enfermedades como la diabetes mellitus han jugado un papel importante en entender los procesos de la misma y han sido de gran valor para el diseño y evaluación de regímenes de tratamiento.45 2.2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES Y BIOLÓGICAS La rata Wistar utilizada en este proyecto, fue producida por primera vez por H. H. Donaldson a principios de este siglo en el Instituto Wistar de E.U.A y hasta la fecha sigue siendo un modelo animal altamente utilizado Su clasificación científica es la siguiente: Orden: Rodentia. Suborden: Myomorpha. Familia: Muridae. Género: Rattus. Especie: norvegicus. Línea: Wistar. Esta perfectamente caracterizada desde el punto de vista anatómico, fisiológico y genético, se reproduce sin complicaciones, son animales muy adaptables, fáciles de cuidar y manejar. Es posible producirlas libres de gérmenes y de enfermedades con lo cual se reduce la principal variable no controlada que invalida la investigación con animales. Son de hábitos nocturnos, los sentidos del olfato y audición están muy desarrollados, la rata puede oír altas frecuencias. Presenta una visión pobre. Posee receptores táctiles desarrollados sobre la cabeza, alrededor 22.

(38) del hocico, en las patas y sobre la cola. La cola es utilizada para la orientación sobre el terreno y equilibrio durante el salto; sirve como principal órgano de regulación de temperatura. La circulación sanguínea de la cola aumenta cuando el animal necesita eliminar calor de su cuerpo. El promedio del peso de un macho adulto es de 250 a 520 g, las hembras son más chicas y tienen una vida de 2.5 a 3.5 años; en los grupo de machos raramente se observa agresividad. 46. 2.2.2 ANIMALES NO OBESOS Rata Wistar. Se trata de una línea albina de la rata parda. Fue desarrollada en el Wistar Institute en 1906 para fines de investigación biomédica, y se trata de la primera rata empleada como organismo modelo (anteriormente se trabajaba con el ratón). Hoy por hoy, la mitad de las ratas de laboratorio existentes derivan de la población generada por el fisiólogo Henry Donaldson, el administrador Milton J. Greenman, y el genetista y embriólogo Helen Dean King. 30 Aproximadamente en el 30% de estos animales desarrolla un síndrome agudo de hiperglucemia (niveles de 250-750mg/dL), hipoinsulinemia (<1 mg/mL) y cetoacidosis. En animales muy jóvenes o muy viejos de esta cepa, rara vez se desarrolla el síndrome de la diabetes. Esta enfermedad afecta con igual frecuencia a ambos géneros y su incidencia se ve incrementada con la consanguinidad. El cuadro agudo es metabólicamente similar al observado en seres humanos. Dicho roedor muestra una insulitis pancreática intensa, siendo la glucosuria la primera manifestación clínica. 30. 2.2.3 ANIMALES OBESOS Los síndromes de hiperglucemia, hiperinsulinemia y obesidad son comunes en roedores de laboratorio. En general, tienden a ser obesos y presentan reversión espontánea de su diabetes.49. 23.

(39) En obeso es ligeramente hiperglucémico, hiperinsulinémico y notablemente obeso. Poco a poco retornan a la normoglucemia a pesar de la persistencia de la obesidad. Los receptores de insulina se encuentran disminuidos en las células renales, hepáticas y adiposas, así como en los linfocitos. En esta cepa se presenta un síndrome diabético trifásico. La primera fase se caracteriza por hiperglucemia, hiperinsulinemia y aumento en el peso. En la segunda, hay mejoría en glucosa y decremento de la insulina plasmática. En la fase final, estática, los animales permanecen obesos, pero normoglucémicos y normoinsulinémicos. Metabólicamente, los tejidos adiposo y hepático muestran aumento de la lipogénesis. Los niveles de glucocorticoides están elevados, pero ni la adrenalectomía ni la hipofisectomía pueden revertir completamente el síndrome.48. 2.2.4 EFECTOS DE LA DIETA La abundancia calórica parece facilitar el desarrollo de la obesidad y la diabetes en los seres humanos. En algunos roedores también se ha demostrado que los factores ambientales contribuyen a la presentación del síndrome, lo que está bien documentado en el caso del hámster chino, es que la cetonuria desaparece cuando son alimentados con una dieta baja en grasas. En varios animales, la obesidad se ha ido declinando a través de las generaciones. Los niveles de insulina plasmática se correlacionan con el peso corporal, lo que sugiere que la obesidad puede ser secundaria a la hiperinsulinemia. Algunos estudios in vivo e in vitro sugieren que un defecto en la liberación de insulina, particularmente durante la fase inicial de secreción puede ser la causa del síndrome.49. 2.2.5 INFLUENCIA DEL GÉNERO Se informa que en la mayoría de las ratas hay una diferencia significativa entre machos y hembras en la relación con la incidencia, evolución y severidad del síndrome diabético. En las ratas hay una marcada diferencia 24.

(40) en la manifestación del síndrome diabético cuando se elimina el 95% del páncreas. En los machos la enfermedad se presenta en una proporción mayor que en las hembras. La resistencia de éstas, al parecer, se relaciona con la producción de estradiol, porque las ratas ovariectomizadas son menos resistentes a la aloxano.38. 2.3 ESTREPTOZOTOCINA. 2.3.1 ORIGEN Y QUIMICA La estreptozotocina es un derivado N- Nitroso de la glucosamida producida por estreptomycesachromogenes químicamente es el 2-desoxido-2-3-metil3-nitrosoureido D-glucopiranosa, su fórmula molecular es C18H15N3O7 y su peso molecular es 265,2. Se presenta como polvo cristalino de color marfil, soluble en agua, cloruro de sodio y alcohol. Es producida por la fermentación del Streptomyces Acromogenes, es un antibiótico antitumoral del grupo del grupo de las nitrosoureas. FIGURA 4.- Fórmula de la Estreptozotocina. 2.3.2 EFECTO DIABÉTICO La estreptozotocina tiene un potente efecto diabetogénico, exhibe variabilidad en las especies animales y la droga, no se ha demostrado clínicamente un efecto diabetogénico importante en seres humanos. 25.

(41) La diabetes producida en animales es irreversible, sin embargo, manifestaciones de cetoacidosis han sido observadas en animales que reciben la droga.. 2.3.3 MECANISMO DE ACCIÓN Impide que se duplique el DNA (uniéndose a la DNA polimerasa), inhibe que el metabolismo de nucleótidos de pirimidina, bloquea la progresión de células de fase G2 a M. Bloquea al precursor en la incorporación del DNA, o a las enzimas que intervienen para la síntesis bloqueando la progresión de células a la mitosis, no actúa en una fase específica. Es una sustancia química bastante selectiva para las células beta de los islotes pancreáticos.. 2.3.3.1 MECANISMO DE ACCIÓN EN LA INDUCCIÓN DE LA DIABETES. La. STZ. (2-deoxy-2-[3-(methyl1-3-nitrosoureido)-D-glucopiranosa]. se. sintetiza por el Streptomycetes achromogenes, y se utiliza para inducir la diabetes mellitus tipo 1 (insulino-dependiente-IDDM) como la tipo 2 (no insulinodependiente-NIDDM), según el momento de la inyección, la dosis empleada o su frecuencia de inyección. Una dosis por vía i.v. de STZ (49 a 60 mg/kg) en ratas adultas puede inducir diabetes tipo 1. 49,. pero es posible. utilizar dosis mayores. La STZ también se puede administrar por vía i.p. en una dosis similar o mayor cuando se inyectan 50 mg/kg de STZ por vía i.v. en ratas, 2 semanas después, la glucosa sanguínea alcanza valores de 15mmol/L, y podemos considerar entonces, que la rata presenta diabetes. La STZ altera primero la oxidación de la glucosa para ser captada por las células, para después disminuir la biosíntesis y secreción de insulina. Las células β del páncreas captan la STZ a través del transportador GLUT2, por lo que cuando se reduce la expresión de este transportador, se previene la 26.

(42) acción diabetogénica de la STZ. Este fármaco ocasiona cambios intracelulares en las células beta, fragmentación y alcalinización de DNA, hasta producir muerte.50. 2.3.4 USOS CLÍNICOS Su uso más importante es en los síndromes carcinoides ya que tiene mucha afinidad por los islotes beta pancreáticos, carcinomas, enfermedad de Hodgkin. Su indicación principal es el tumor de islotes celulares del páncreas. 2.3.5 TOXICIDAD Mediada por el reconocimiento específico de algunos receptores sobre la célula beta, dentro de esta produce disminución de los niveles NAD, ya que disminuye su síntesis y aumenta su hidrólisis. Algunos efectos son: emesis, vómitos, mielosupresión, hepatotoxicidad. Causa úlceras duodenales importantes, intolerancia a la glucosa moderada. La. estreptozotocina. (STZ). (2-deoxy-2-[3-(methyl1-3-nitrosoureido)-D-. glucopiranosa] es una sustancia relativamente selectiva para las células beta, que en ciertas especies causa diabetes permanentemente. La fijación a la membrana, a semejanza con la aloxano, es el primer evento en el proceso patológico. Algunas evidencias indican que la toxicidad de la estreptozotocina esta medida por el reconocimiento específico de algunos receptores sobre la célula β.. 51. Se cree que provoca un decremento en los niveles del. dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD), ya que puede disminuir tanto su síntesis como incrementar su hidrólisis. La nicotinamida protege a los animales contra la citotoxicidad tanto de estreptozotocina como de aloxona. Empero, los efectos de esta última pueden ser prevenidos por algunos carbohidratos; 3-O-metilglucosa es la más efectiva.51. 27.

(43) FIGURA 5: Estructura química de la estreptozotocina. (2-deoxy-2-[3(methyl1-3-nitrosoureido)-D-glucopiranosa 52. 2.4 CHORELLA VULGARIS 2.4.1 CARACTERÍSTICAS DE Chlorella vulgaris. Chlorella apareció en la Tierra hace aproximadamente 1.5 o 2 mil millones de años. Es un alga verde unicelular de agua dulce; de forma esférica, cerca de 2-10 micras de diámetro que es extensamente encontrada en lagos y pantanos por todo el mundo. El nombre Chlorella proviene del griego Chloros, que significa verde, y del latín ella, que significa cosa pequeña, y fue descubierta y nombrada por el holandés M.W. Beyerinck en 1890.53. Es un alga unicelular de color verde, de forma esférica, con un diámetro que es entre 100 y 1.000 veces menor a 1 mm. El color verde lo obtiene de los cloroplastos, que son las estructuras encargadas de realizar la fotosíntesis. Gracias a la fotosíntesis, proceso por el que adquiere carbono de la atmósfera (como elemento vital para su crecimiento y desarrollo) es de esta manera que forma parte de la base alimenticia.53. Se reproduce muy rápidamente y de forma asexual. Para eso precisa el carbono que obtiene de la fotosíntesis, agua, luz y pequeñas cantidades de minerales. Debido a su rápido crecimiento, se estudia la posibilidad de que 28.

(44) sea utilizada para producir biodiesel. Contiene grandes cantidades de proteínas, vitamina C, betacaroteno y vitaminas B (B1, B2, B6 y B12). Es utilizada para fabricar suplementos alimenticios, productos cosméticos, contra el envejecimiento, para estimular el sistema inmune y para la desintoxicación de metales pesados .54. 2.4.2 TAXONOMÍA. La microalga Chlorella vulgaris taxonómicamente por M.W. Beyerinck en 1890 se encuentra clasificada de la siguiente manera:. Reino: Protista División: Chlorophyta Clase: Chlorophyceae Orden: Chlorococcales Familia: Oocystaceae Género: Chlorella Especie: Chlorella vulgaris. 2.4.3 USOS POTENCIALES Comparada con otras plantas, la microalga Chlorella tiene una alta concentración de clorofila, así que su capacidad de fotosíntesis es muchas veces mayor que la de otras plantas. Chlorella vulgaris puede dividirse en cuatro células cada 20 horas .55 En el curso del tiempo, el uso continuo del alga bajo condiciones controladas ha sido importante, con diversas posibilidades económicas. La investigación con la microalga ha demostrado que la biomasa puede ser usada. para. aplicaciones,. como. son:. alimento. para. animales,. biofertilizantes, condicionador del suelo, alimento de los acuarios o puede ayudar a resolver problemas de salud pública, por medio de la purificación biológica de las aguas negras de las ciudades.56 Chlorella está siendo investigada como un nuevo recurso alimenticio (ya que una célula de Chlorella contiene cerca de 50% de proteínas, 5% de clorofila y un gran número de vitaminas y carotenos) para utilizarse en las 29.

(45) poblaciones humanas pobres de todo el mundo y para proveer comida y oxígeno en viajes al espacio y en submarinos (Lee, 1995). Según se ha documentado, posee beneficios terapéuticos, como la capacidad de desintoxicar al organismo de metales pesados como el Hg, el Cd y el Pb entre otros químicos, que son contaminantes agregados a insecticidas o plásticos. Además se piensa que posee la capacidad de prevenir el cáncer (Konishiet al., 1996).Las investigaciones sobre el cultivo de microalgas revisten gran importancia dada su amplia aplicación biotecnológica y comercial. En tal sentido, se han utilizado los cultivos discontinuos por su relativo fácil manejo, para determinar la cinética de crecimiento y los parámetros que influyen en el desarrollo poblacional de las microalgas (Abaldeet al.1995). Sin embargo, el uso de los medios de cultivo sintéticos ha incrementado sustancialmente el valor económico para la producción de la biomasa de estos microorganismos (González et al.,1999).. 2.4.4 PARÁMETROS DEL CULTIVO PARA CHLORELLA VULGARIS Un cultivo tiene tres diferentes componentes: un medio de cultivo contenido en un recipiente adecuado; las algas creciendo en el medio y aire, para permitir el intercambio de dióxido de carbono entre el medio y la atmósfera. Los parámetros más importantes que regulan el crecimiento de las algas son principalmente entre otros la luz, el pH, la turbulencia, la salinidad y la temperatura (Barsantiet al., 2006). . Temperatura La mayoría de la especies de microalgas toleran temperaturas entre 16 y 27ºC, aunque esto puede variar de acuerdo a la composición del medio de cultivo o la especie cultivada. Un valor intermedio de 18-20ºC es frecuentemente empleado. Temperaturas por debajo de los 16ºC pueden retardar el crecimiento, mientras que aquellas por arriba de los 35ºC son letales para especies de Chlorella sp.. . Luz Como en las plantas, la luz es la fuente de energía que promueve las reacciones fotosintéticas en las algas. Aquí, la intensidad, la calidad espectral y el fotoperiodo deben ser considerados. 30.

(46) . pH El rango del pH para la mayoría de las especies de algas cultivadas es entre 7 y 9, siendo el rango óptimo 8.2-8.7. Para mantener un pH aceptable es necesario airear el medio de cultivo.. . Aireación La aireación es necesaria para prevenir la sedimentación de las algas, para asegurar que todas las células de la población están igualmente expuestas a la luz y los nutrientes, y para mejorar el intercambio de gases entre el medio de cultivo y el aire.. 2.4.5 VALOR NUTRICIONAL DEL PULVERIZADO DE Chlorella Vulgaris.. TABLA 1: Composición bioquímica (%) de la biomasa de Chlorella Vulgaris57. Chlorella también proporciona altos niveles de clorofila, beta-caroteno ácidos grasos esenciales, enzimas, clorofila, ARN / ADN, antioxidantes incluye polisacáridos especiales conocidos como beta- glucanos ; vitaminas y. minerales. como. incluyendo hierro , calcio , potasio , magnesio ,fósforo,. el pro- vitamina. A, vitaminas C , B1, B2, B5, B6, B12, E y K, biotina , inositol, ácido fólico, además de las vitaminas C, E y K y el fitonutriente único de Crecimiento Chlorella (CGF). 31.

(47) 2.5 ACCIÓN HISTO PROTECTORA DE PÁNCREAS 58. La Chlorella es la única que posee el nucleopéptido con un peso molecular menor de 15 kDa, al que se denomina CGF (Chlorella Growth Factor) factor de crecimiento siendo un elemento exclusivo y complejo, localizado en su núcleo celular de la Chlorella, una concentración de ADN y ARN. 59 Chlorella es capaz de inhibir la formación de AGE (productos finales de la glicación avanzada), las cuales son un conjunto de moléculas implicadas en el envejecimiento y el desarrollo de enfermedades como la aterosclerosis, la diabetes. 59 Chlorella estimula el crecimiento del tejido hepático protegiéndolo de los carcinógenos aumentando así mismo su resistencia a infecciones bacterianas. Aumenta los niveles de enzimas hepáticas capaz de metabolizar sustancias tóxicas. 37 Recientemente,. se. cita. su. papel. en. la. formación. de. linfocitos. polimorfonucleares, la regeneración celular en médula y bazo, y la acumulación de leucocitos en la sangre periférica y en la cavidad peritoneal, por lo que se considera un potente modificador de la respuesta inmune. 24 2.5.1 La acción del CGF. La acción hipoglucémica de Chlorella es debido a la CGF (Factor de Crecimiento Chlorella) presente en la micro-alga reforzando las defensas inmunológicas, en particular en las personas de edad media o avanzada. El CGF reduce los niveles de glucosa en sangre mediante el aumento de su captación por el hígado que capaz de activar la señal de la insulina, lo que limita los niveles sanguíneos de glucosa de forma rápida. 60. •Chlorella presenta un alto contenido de ácidos nucleicos ADN y ARN lo 32.

(48) cual proporciona sustancias a las células para el rejuvenecimiento celular. 60. • Disminuye con certeza la reproducción de bacterias y de virus patógenos así como el crecimiento de la división celular, en presencia de tumores benignos o malignos. Durante otros experimentos, se pudo comprobar su acción protectora frente a cánceres de hígado, leucemias, y tumores debidos a trastornos hormonales, como el cáncer del seno. 19. 2.5.2 Composición del CGF. El CGF es muy rico en ácidos nucleicos, necesarios para la construcción, la renovación, la reparación y el mantenimiento de los diferentes órganos humanos. Esta sustancia activada fisiológicamente es única y sólo se produce en el proceso de multiplicación rápida con fotosíntesis. Se compone de un nucleótido-péptido que contiene azufre, polisacáridos y otras sustancias. Además, el CGF contiene; numerosas vitaminas, aminoácidos, sustancias próximas de la glucosa, proteínas complejas, enzimas y glicoproteínas. El porcentaje de ácidos nucleicos, en el cuerpo humano, disminuye a partir del último tercio de la vida. Este proceso se acompaña de un envejecimiento. precoz. y. de. un. debilitamiento. de. las. defensas. inmunológicas. La toma de CGF paraliza este proceso. Además, CGF también tiene la capacidad de ralentizar el proceso de envejecimiento debido a su alto contenido de ácidos nucleicos. Los investigadores de la última década se han centrado en los esfuerzos para descubrir los beneficios nutricionales de Chlorella y el extracto líquido de este organismo llamado Chlorella Growth Factor (CGF), para combatir problemas de salud como tumor cerebral maligno, colitis ulcerosa, osteoartritis, fibromialgia, Diabetes mellitus dependiente de insulina y otros problemas de salud. 33.