La molécula de la triple acción

Hoy voy a contarles la verdadera razón por la que me apasionan las ciclodextrinas, los compuestos a los que he dedicado mi carrera investigadora. Voy a confesarles el por qué de mi devoción por ellas.

Diámetro interno y externo de diferentes ciclodextrinas

Diámetro interno y externo de diferentes ciclodextrinas

He defendido siempre que, para averiguar con precisión el potencial de una molécula y sus posibles aplicaciones, es fundamental conocer exhaustivamente su estructura, su origen y su forma de actuar. Pues bien, un estudio a fondo de la ciclodextrina permite intuir que su valor añadido frente a otras moléculas reside en su capacidad para luchar contra diferentes enfermedades usando mecanismos de actuación totalmente distintos… lo que está haciendo que consiga ganar pequeñas batallas a tres enfermedades tan diferentes como el alzhéimer, las enfermedades raras y la diabetes.

Ya he hablado en otras ocasiones acerca de las estrategias empleadas por estos agentes encapsulantes para luchar contra el alzhéimer o las enfermedades raras… por lo que solo serán citadas superficialmente en este post. Sin embargo, jamás he escrito en Scientia sobre el tercer mecanismo de ataque empleado por las ciclodextrinas y que, desde hace unos meses, ha lanzado al estrellato a estas moléculas para luchar contra la diabetes. Vayamos por partes.

Compuesto encapsulado en una ciclodextrina

Compuesto encapsulado en una ciclodextrina

La realidad nos dice que las ciclodextrinas son moléculas muy simples ya que solo se trata de diferentes moléculas de glucosa unidas por enlaces α-1-4-glucosídicos. Estructuralmente, estos compuestos tienen forma de anillo tronco cónico con un interior altamente apolar y un exterior muy hidrofílico lo que le otorga a las ciclodextrinas una capacidad para encapsular, mediante la formación de complejos de inclusión, una amplia variedad de moléculas denominadas moléculas huésped dentro de su cavidad interna.

La capacidad de las ciclodextrinas para alojar distintos compuestos bioactivos que se puedan emplear como fármacos, aumenta la efectividad de estos compuestos para combatir determinadas enfermedades. En el caso del alzhéimer, la administración a ratones de curcumina encapsulada en ciclodextrinas es más efectiva contra las placas de beta-amiloide que la administración vía venosa de curcumina sin encapsular, ya que el proceso de encapsulación no solo aumenta la solubilidad y la biodisponibilidad de la curcumina, sino que la protege frente a procesos de degradación antes de que llegue al tejido diana sobre el que tiene que actuar. Primer mecanismo descrito…pasemos al segundo.

¿Solamente les he hablado en Scientia de la capacidad de las ciclodextrinas para luchar contra las enfermedades mediante el aumento de la efectividad de fármacos? No. En el post “Encapsulando a Niemann-Pick” podemos descubrir el segundo mecanismo de actuación de las ciclodextrinas. En este caso no se trata de encapsular en su interior un compuesto con alta capacidad para combatir una enfermedad, sino de atrapar un compuesto tóxico que esté en el organismo humano y retirarlo… como es el caso del colesterol acumulado en el cerebro de los afectados por la enfermedad rara de Niemann-Pick.

En el siguiente video, correspondiente a mi charla en el evento de divulgación científica #Naukas2013, se explica toda esta segunda estrategia de lucha de la ciclodextrina contra esta enfermedad neurodegenerativa.

Sin embargo, hay una tercera estrategia, que no tiene nada que ver con el poder de encapsulación de las ciclodextrinas, y que acaba de recibir las bendiciones de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA)… ¿qué ocurriría si me como una ciclodextrina? ¿Me intoxicaría? ¿Podría ayudarme a algo? Veamos.

Para responder a esas preguntas no solo es necesario conocer la estructura de las ciclodextrinas sino también recordar su origen… que poca gente conoce. Estos anillos de naturaleza glucídica se obtienen a partir de la degradación del almidón gracias a la acción de unas enzimas llamadas ciclodextrin-glicosil-transferasas (CGT-asas) que se encuentran presentes en diversos microorganismos como Bacillus macerans… aunque hoy en día las enzimas se obtienen con procesos de tecnología genética a partir de organismos genéticamente modificados. almidon Pues bien, en el caso de la ciclodextrina natural tipo alfa, los 6 anillos de glucosa que componen el anillo están unidos por enlaces que son imposibles de romper por el organismo humano. Esto implica que, en caso de ingerirla vía oral, la ciclodextrina se comporta como una fibra dietética soluble en agua, no digerible pero totalmente fermentable… y eso tiene muchas implicaciones saludables y culinarias.

Son varios los trabajos que han publicado los efectos positivos del consumo de alfa-ciclodextrina sobre la reducción de los niveles del LDL-colesterol o sobre la reducción de peso. Sin embargo, en el post de hoy voy a centrarme solamente en la acción de este agente encapsulante sobre la reducción del exceso de glucosa en sangre. ¿Por qué? Porque la EFSA, cuando nadie lo esperaba, ha dado su visto bueno… y esto es noticia.

Lo primero que hay que dejar claro es que el consumo de alfa-ciclodextrina en las cantidades pertinentes es totalmente seguro, hasta el punto que hace unos años la UE le otorgó el papel de aditivo alimentario concediéndole el código E-457 para su uso en diferentes tipos de alimentos como salsas, mayonesas, cremas, y margarinas gracias a su capacidad emulsionante y a su poder para mejorar sus características organolépticas. Fibra-dietetica

Vale. La alfa-ciclodextrina no es tóxica, sus características sensoriales son muy aceptables, sirve como emulsionante…pero en el título se decía que podía luchar contra una tercera enfermedad usando un mecanismo diferente al empleado contra el alzhéimer o contra Niemann-Pick. ¿Qué hay de eso? ¿Han oído ustedes hablar de la glucosa postprandial? Les cuento.

La glucosa postprandial es aquella que se hace presente en la sangres después de comer. Habitualmente la hiperglucemia postprandial puede ser determinada midiendo la concentración de glucosa 2 horas después de la ingesta de un alimento. Según varios autores, una concentración de glucosa postprandial superior a 200 mg/dl es un indicador de Diabetes Mellitus. Por todo ello controlar el incremento de azúcar en la sangre después de cada comida es indispensable pues un inadecuado control de estos niveles incrementa la probabilidad de complicaciones de diabetes… entre otras muchas patologías.

Pues bien, una manera de tener vigiladas las peligrosas subidas de azúcar en sangre es a través de una buena alimentación donde se tenga en cuenta el índice glucémico de los productos que consumimos. …¿y qué es el índice glucémico? Un parámetro que mide la cantidad y la rapidez con la que un alimento es capaz de aumentar la glucosa en la sangre ya que presenta valores altos para aquellos alimentos que incrementan de forma rápida los niveles de azúcar en la sangre y bajos para los alimentos que aumentan la glucemia más lentamente… fácil.

Indice glucémico de alimentos

Indice glucémico de alimentos

De acuerdo, pero… ¿qué pintan aquí la ciclodextrinas? Paciencia. Como antes he comentado alfa-ciclodextrina se comporta como una fibra dietética soluble en agua. A diferencia de los hidratos de carbono simples y los complejos que elevan la concentración de glucosa en sangre en mayor o menor proporción, la fibra ayuda a veces a bajar el índice glucémico del alimento donde esté presente.

Por tanto, la hipótesis que se plantearon varios investigadores fue la siguiente. Si la ciclodextrina no puede ser digerida y se comporta como fibra, y ésta se supone que baja el nivel de azúcar en sangre…el consumo de alfa-ciclodextrina reducirá la concentración de azúcar en sangre y por tanto la glucosa postprandial . ¿Es eso cierto? Veamos.

Un estudio realizado por investigadores de la empresa Wacker (sí, en las empresas también se hacen investigaciones muy serias) mostró el efecto positivo de una preparación de alfa-ciclodextrina sobre el índice glucémico. En un tratamiento inicial se administraron 100 g de pan blanco a 12 varones y tres horas después de la ingesta se midieron los niveles de glucosa e insulina en la sangre. En un segundo paso se consumió la misma cantidad de pan junto con 10 g de preparación de alfa-ciclodextrina (en 250 ml de agua). Finalmente, en un tercer paso, se consumieron solo 25 g de la preparación de alfa-ciclodextrina. Este estudio demostró que el pico normal de glucosa en la sangre tras el consumo de alimentos que contienen almidón es mucho menor y más retardado cuando se administra paralelamente alfa-ciclodextrina.

Cavamax es un preparado con Alfa-ciclodextrina

Cavamax es un preparado con Alfa-ciclodextrina

Este tipo de efecto, que se cree es debido a la capacidad de la ciclodextrina para inhibir la amilasa pancreática (enzima que ayuda a digerir los carbohidratos) sin subir las concentraciones de azúcar en sangre, también se ha reproducido en muchos artículos publicados por investigadores independientes que arrojan resultados similares… y la EFSA ha tenido en cuenta todos estos estudios.

¿Estoy diciendo que a diferencia de lo ocurrido con más del 90% de las evaluaciones realizadas por la EFSA estos resultados se han traducido positivamente en una “health claim”? Sí. glucans-win-while-danone-and-soy-industry-loses-in-eu-health-claims-raffle_dnm_headline

Según el máximo organismo europeo en materia de alimentación, los estudios realizados se ajustan a lo exigido en el Reglamento (UE) 536/2013 y justifican que “el consumo de alfa-ciclodextrina como parte de una comida que contenga almidón contribuye
 a reducir el aumento de la glucemia posterior a la misma”.

Desde hace pocas fechas los fabricantes de alimentos que contienen como mínimo un 10 % de alfa-ciclodextrina por contenido de almidón pueden indicar en la etiqueta el efecto reductor del producto sobre el nivel de azúcar en la sangre. Concretamente el alimento que lleve esta molécula encapsulante puede publicitar que “el consumo de alfa-ciclodextrina contribuye a reducir el aumento de la glucosa en la sangre tras ingerir comidas que contienen almidón” siempre y cuando se deje claro que es necesario consumir al menos 5 g de alfa-ciclodextrina por 50 g de almidón.

Perfecto. Enigma resuelto. Tercer mecanismo de actuación de la ciclodextrina descifrado. Esto sí que es una molécula de “triple acción” y no el famoso Colgate del que hablaré en un próximo post. ProductShot_TripleAccion Concluyo. Al principio de este post les dije que hoy les explicaría la causa de mi devoción por las ciclodextrinas… y esta no es otra que su multifuncionalidad.

En los últimos años son muchas las moléculas milagro que aparecen y desaparecen de la publicidad de muchísimos productos. Sin embargo, en esta entrada he intentado mostrar como la investigación en el conocimiento de la estructura y la funcionalidad de moléculas no solamente es fundamental para conocer sus verdaderas aplicaciones a la hora de solucionar problemas que en un principio pueden parecer muy diferentes, sino que también aumenta la probabilidad de que las autoridades oficiales avalen estas moléculas… y hay empresas que, por fin, han tomado buena nota de ello.

Las opciones están claras. O se invierte en investigación seria o seguimos apostando por el fraude de las moléculas milagro…¿con cuál nos quedamos? 0_1011_1 Jose

* Si te ha gustado el post puede ayudarme a difundirlo pinchando en este enlace. GRACIAS.

Bibliografía:

  • Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to alpha-cyclodextrin and reduction of post-prandial glycaemic responses. EFSA Journal 2012;10(6):2713
  • The effects of a new soluble dietary fiber on weight gain and selected blood parameters in rats. Metabolism. 2006 Feb;55(2):195-202.
  • The beneficial effects of α-cyclodextrin on blood lipids and weight loss in healthy humans. Obesity (Silver Spring). 2011 Jun;19(6):1200-4.
  • Dose-dependent inhibition of the post- prandial glycaemic response to a standard carbohydrate meal following incorporation of alpha- cyclodextrin. Annals of Nutrition and Metabolism, 2006, 50, 108-114
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19 respuestas a La molécula de la triple acción

  1. Alberto Cid dijo:

    Oleeee! Me alegro mucho.

    Lo primero que pensé al ver la imagen fue ¡Donuts!! Y luego pensé en el grafeno… que también tiene carbonos, estructura cíclica y cada vez se le encuentran más aplicaciones xD
    Como el Aloe Vera… o Bárcenas, cada vez le encuentran más propiedades.

  2. Pingback: La molécula de la triple acción

  3. silvia dijo:

    Me ha encantado, la molécula en sí y tu exposición!! gracias!!

  4. FELICIDADEEEEEEEEEEEES!!!!!!!!!!! QUE HABÉIS GANADO EL PREMIO BITÁCORAS!!!!!!!!!!!

    muchísimas felicidades por tu estupendo trabajo al frente del blog y por la ardua pelea por el primer puesto 🙂

    te felicito aquí que todavía no hay sitio donde ponerlo 😛

  5. ununcuadio dijo:

    ¡Gran post! Estupendo ese título ara llamar(nos) la atención, y aprovecho para felicitarte también por el Bitácoras (todavía me acuerdo de decirte que este año seguro que lo ganabas por la trayectoria de tu blog, y contestando que los Bitácoras no valoran eso…, bueno me alegro de que ¡hayas ganado!)

    No sé si te llegué a contar que en mi grupo, ahora se está trabajando con ciclodextrinas para una enfermedad parasitaria: Sauron estás en todas partes!!

  6. Cuéntame eso de la enfermedad parasitaria!! Mil gracias por tus felicitaciones.
    Un saludo

  7. djaa dijo:

    Muy buen post¡¡ me ha gustado mucho¡¡
    Aunque tengo alguna duda….¿han visto como es capaz de inhibir la enzima amilasa pancreática? ¿por complejación dentro de la dextrina? y otra cosa…¿se elimina la enzima con la cilcodextrina o se va liberando al torrente sanguineo de nuevo con el paso del tiempo? Solo por curiosidad…
    Un saludo.

    • Hola, gran pregunta. No lo hace por complejación dentro de la ciclodextrina ya que la CD no puede encapsular moléculas mayoritariamente hidrofílicas. Lo hace por competición estructural. La eliminación de la enzima te lo miro.
      Un saludo

      • djaa dijo:

        Buenas JM, gracias por dedicar tiempo a contestar. No sé si soy un inculto de la vida pero…¿a que te refieres exactamente con competición estructural? es que tengo entendido que la inhibición enzimatica, se produce por bloquear (temporalmente o no, parcial o totalmente) el centro catalítico del enzima…entonces, ¿que es la competición estructural?, ¿y sobre la liberación de la enzima?
        Si pregunto tanto es porque me ha llamado muuuucho la curiosidad, ya que mi novia es diabética. Normalmente buscaría yo, pero es que no tengo tiempo, lo siento. Si te resulta trabajoso contestar, ¿me puedes facilitar donde encontrar mas información a cerca de esto?
        Grandisimo post¡¡¡

      • Aqui llevas la contestación de la EFSA y el link correspondiente: http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/doc/2713.pdf
        “With respect to the proposed mechanism, it was stated that due to the structural similarity of alpha-cyclodextrin to the helical parts of starch, alpha-cyclodextrin has an inhibitory effect on pancreatic amylase, and that alpha-cyclodextrin may also slow gastric emptying. It was also suggested that the post-prandial attenuation by alpha-cyclodextrin of the glycaemic and insulinaemic response is more pronounced if the meal contains starch rather than sucrose as the glycaemic component”
        Un saludo

  8. Josué dijo:

    Holaa. Soy estudiante de Nutrición humana en la universidad de barcelona y me ha encantado descubrir tu blog! De momento solo he leido este post pero ire viendo el resto. Las ciclodextrinas las he estudiado (por encima) hace unas semanas 🙂

  9. Hermes Piedra dijo:

    Soy estudiante de Segundo de Bachillerato. Si no he entendido mal, las ciclodextrinas son como liposomas no? Permiten almacenar sustancias en su interior y transportarlas entre el exterior y el interior celular.

  10. Ismael dijo:

    Hola Jose. Me ha interesado mucho este artículo, principalmente por mi interés por la curcumina y las ciclodextrinas. Me quería poner en contacto contigo para poder recibir más información sobre este asunto. Mi interés viene porque en mi laboratorio investigamos sobre la hidrocefalia y hace poco se vio que la curcumina tiene un efecto directo sobre la proteína AQP1 downregulandola siendo esta última un factor importante en la enfermedad. Por ello, queríamos probar en modelos de ratones hidrocefálicos el efecto de la curcumina, y me ha interesado el asunto de la ciclodextrina ya que todavía no sabemos precisamente como administrárselo. Podrías ayudarme?. Si es por privado mejor.
    Un saludo y gracias

  11. Ciclodextrinado dijo:

    Muy interesante y didáctico. He llegado hasta aquí interesándome por las ciclodextrinas después de leer este artículo sobre la reducción y prevención del colesterol en sangre gracias a las ciclodextrinas: http://www.tendencias21.net/La-ciclodextrina-disuelve-el-colesterol-y-podria-evitar-graves-enfermedades_a42906.html

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