La nutrigenómica estudia la interacción de los alimentos con los genes y sus expresiones fenotípicas, las enzimas. Es conocido desde hace mucho tiempo que los nutrientes y otras moléculas del entorno celular están implicadas en la diferenciación celular a través de la expresión de genes que las mismas inducen.
Los primeros tejidos capaces de recibir algún tipo de modulación por parte de los nutrientes son los del tracto digestivo que están en contacto directo con los alimentos, y aquellos encargados de producir las enzimas necesarias para la absorción de tales nutrientes.
Breve aporte a la nutrigenómica experiencia. Evaluación del perfil absortivo de lípidos y sacarosa en pacientes obesos sometidos a dieta VLCD de corta duración y evaluación de la acción antilipasa de las arvejas secas remojadas
Dr. José Luis Bracco - Jefe del Laboratorio GNLAB
Palabras clave: Nutrigenómica – alimentos – enzimas- lípidos -sales biliares conjugadas- lipasa -colipasa- procolipasa – arvejas – antitripsina - antilipasa – antiamilasa – dieta VLCD - prebasal- basal- postprandial – trigliceridemia – amilasemia – insulina – lipoproteínlipasa - esteatorrea-flora bacteriana intestinal.
Keywords: Nutrigenomics – food – enzymes -lipid - conjugated bile salts – lipase – colipase – procolipasa – peas – antitrypsina - antilipasa antiamilasa - VLCD diet – prebasal – basal – postprandial - triglycerides amylase - insulin - lipoprotein lipase – steatorrhea - intestinal bacterial flora.
Resumen:
La nutrigenómica estudia la interacción de los alimentos con los genes y sus expresiones fenotípicas, las enzimas.
Es conocido desde hace mucho tiempo que los nutrientes y otras moléculas del entorno celular están implicadas en la diferenciación celular a través de la expresión de genes que las mismas inducen.
Los primeros tejidos capaces de recibir algún tipo de modulación por parte de los nutrientes son los del tracto digestivo que están en contacto directo con los alimentos, y aquellos encargados de producir las enzimas necesarias para la absorción de tales nutrientes.
El resto de los tejidos pueden ser regulados una vez que los nutrientes se encuentren en el torrente circulatorio. Los macronutrientes, hidratos de carbono, proteínas y lípidos, deben hidrolizarse a estructuras simples por la acción de enzimas digestivas para poder ser absorbidos por el intestino.
Los lípidos son apolares y deben ser emulsionados, por la acción de las sales biliares, para que pueda actuar la lipasa pancreática.
La disminución de las sales biliares conjugadas, de la lipasa pancreática, de la colipasa, o de la procolipasa, impediría la hidrólisis y absorción de triglicéridos con la consiguiente esteatorrea e increcencia de peso, que podría ser utilizada en términos terapéuticos.
Es conocido que la presencia de un nutriente activa exclusivamente la síntesis de enzimas implicadas en el metabolismo de ese nutriente, y que la ausencia o la escasez de nutrientes, como ocurriría en los ayunos o en determinadas dietas muy hipocalóricas, disminuye la producción de los jugos digestivos, altera la nutrición de los enterocitos y sus sistemas enzimáticos, y la flora intestinal; produciendo una cierta modificación de los patrones de absorción.
También ha sido descrito por otros autores que algunos alimentos, entre ellos las legumbres, serían capaces de inhibir enzimas digestivas, potenciando la malabsorción. Siendo misión de la nutrigenómica obtener marcadores génicos, proteómicos, metabolómicos y/o fisiómicos, que puedan ayudar a predecir la respuesta de un paciente a una dieta determinada, lo que permitiría poder generar dietas personalizadas; se evalúa los perfiles absortivos de lípidos y sacarosa, y la acción antilipasa de las arvejas secas remojadas, en pacientes obesos sometidos a una dieta VLCD de corta duración, con soporte de sacarosa.
Introducción:
La nutrigenómica estudia la interacción de los alimentos con los genes y sus expresiones fenotípicas, las enzimas, y el efecto de los nutrientes sobre las rutas metabólicas y las hormonas, estudiadas por la metabolómica. En dicho contexto comienzan a adquirir importancia enfoques de estudios dinámicos, que consideren lo basal como una especie de blanco del sistema, y que incorporen lo prebasal, lo postprandial y lo metaprandial, con el propósito de ir definiendo los diferenciales que nos permitan predecir matemáticamente los procesos.
Es conocido desde hace mucho tiempo que los nutrientes y otras moléculas del entorno celular están implicadas en la diferenciación celular a través de la expresión de genes que las mismas inducen.
Los primeros tejidos capaces de recibir algún tipo de modulación por parte de los nutrientes son los del tracto digestivo que están en contacto directo con los alimentos, y aquellos encargados de producir las enzimas necesarias para la absorción de tales nutrientes. Tal es el caso, por ejemplo, de los ácidos grasos saturados e insaturados que en el intestino delgado inducen la activación de los genes que codifican para la síntesis de proteínas de unión a ácidos grasos (FAPB) y, probablemente, del gen de la procolipasa, que al parecer se expresa también en el hígado y que, según algunas comunicaciones, se activa en la oscuridad y es lo que permite obtener la energía de las grasas en los animales en hibernación. Las proteínas de unión a ácidos grasos (FAPB) son proteínas ubicadas en las membranas de borde de cepillo y facilitan el transporte de los ácidos grasos de cadena larga hacia el interior del enterocito.
El resto de los tejidos de la economía pueden ser regulados una vez que los nutrientes se encuentren en el torrente circulatorio.
Las proteínas de unión a ácidos grasos (FAPB) constituyen una familia de proteínas citoplasmáticas involucradas en el transporte y metabolismo intracelular de ácidos grasos (AG) de cadena larga. La familia de proteínas ligantes de AG está formada por más de veinte proteínas que han sido identificadas y numeradas de acuerdo a su tejido de expresión, incluyendo la FABP intestinal específica o FABP2. Su expresión es regulada por factores hormonales, factores de transcripción y factores ambientales como la composición de la dieta. (16)
La FABP2 participa en la transferencia y metabolismo intracelular de AG. El gen para la FABP2 se expresa solamente en las células del epitelio absortivo columnar simple del intestino delgado, donde la FABP2 transporta AG desde la membrana plasmática luminal hasta el retículo endoplásmico rugoso. Una vez allí, los AG son esterificados con el glicerol-3-fosfato para formar triglicéridos (TG), los que se almacenan dentro de los quilomicrones para ser transportados posteriormente por el plasma. (16)
Según algunos autores el polimorfismo de FABP2, que sobre expresaría las proteínas de unión a AG aumentando la absorción, podría estar relacionado con resistencia a la insulina y obesidad. (16)
Los macronutrientes, hidratos de carbono, proteínas y lípidos, deben hidrolizase a estructuras simples para poder ser absorbidos por el intestino. Los lípidos, en particular, deben sufrir un proceso de emulsión de la grasa que permita la adecuada hidrolisis intraluminal de los triglicéridos a ácidos grasos libres, monoglicéridos y glicerol.
La emulsión es efectuada por las sales biliares conjugadas, con acción de detergentes, quienes también posibilitan que los productos de la hidrólisis, obtenidos por la acción de la lipasa pancreática sobre los triglicéridos, puedan solubilizarse en el medio acuoso polar de la luz intestinal y atravesar la capa acuosa que cubre la superficie de los enterocitos. Dentro de estas células los ácidos grasos se reesterifican a triglicéridos, los que saldrán integrando los quilomicrones y las lipoproteínas de muy baja densidad.
La disminución de las sales biliares conjugadas, de la lipasa pancreática, de la colipasa, o de la procolipasa, impediría la hidrólisis y absorción de triglicéridos con la consiguiente esteatorrea e increcencia de peso, que podría ser utilizada en términos terapéuticos.
La colipasa es un cofactor proteico necesario para la actividad óptima de la lipasa pancreática. Es secretada por el páncreas en su forma inactiva, la procolipasa, y es activada en el lumen intestinal por la tripsina, siendo a este nivel que podrían actuar aquellos alimentos, como la arveja, que poseen antitripsina. La función de la colipasa es prevenir los efectos inhibidores de las sales biliares en la hidrólisis intraduodenal, catalizada por la lipasa, de los triglicéridos de cadena larga presentes en la alimentación. En ausencia de colipasa la lipasa está inhibida por los ácidos biliares.
Las células intestinales, enterocitos y colonocitos, son células de rápido recambio con importante utilización de nutrientes de la luz intestinal, por lo que las dietas muy hipocalóricas o el ayuno alteran la permeabilidad por atrofia de las vellosidades intestinales, produciendo una alteración de la absorción, sobre todo de lípidos, y glucosa, con disminución de las disacaridasas. Estas y la fosfatasa alcalina disminuyen en dietas deficientes en nucleótidos, según otros autores (12), pero no se observa disminución de las mismas en dietas VLCD de corta duración, con soporte de sacarosa.
Por otro lado la hiporexia o la anorexia disminuyen notablemente la secreción gástrica, pancreática y biliar; produciendo además una alteración de la microbiota intestinal, todo lo cual instala un determinado cuadro de malabsorción funcional, que constituiría el componente prebasal del sistema experimental.
La limitación en el entorno de uno solo de los nutrientes genera complejas perturbaciones en el metabolismo, que intentan asegurar una correcta respuesta adaptativa. Cambio en las propiedades cinéticas de las enzimas implicadas en las rutas metabólicas, modificaciones covalentes en las rutas de señalización, activación e inhibición de programas génicos, son algunos de los eventos que pueden ocurrir y de los que todavía se desconoce los mecanismos reguladores. No se conocen con detalles cuales son las respuestas adaptativas a señales generadas por la falta o la abundancia de un nutriente, y como las células y los tejidos responden a dichas señales (12), entre ellas los enterocitos y los mecanismos enzimáticos puestos en juego en la absorción de nutrientes.
Estudios realizados en modelos de células cultivadas han revelado la existencia de más de 800 genes que varían con respecto a la situación basal. (12)
Las dietas hiperproteicas, por ejemplo, activa los genes de la colagenasa, y de las proteínas de choque térmico, entre otras.
Las dietas muy hipoproteicas, como la VLCD ensayada con nuestros pacientes en el presente estudio, activan el gen de la Apo B100, principal componente de las lipoproteínas LDL y de casi el 50% del componente polipeptídico de las VLDL; de la IGFBP-1, proteínas de unión al factor de crecimiento análogo a la insulina, que son inhibitorias del IGF; de la enzima ácido graso sintetasa que inicia la biosíntesis de ácidos grasos desde la acetil CoA. Las dietas hipocalóricas disminuyen la cantidad de receptores de IGF-1, y tendrían el beneficio de retardar el envejecimiento, ya que se ha encontrado en algunos modelos animales, que alteraciones en los receptores insulina / IGF-1 por una mutación en el gen daf-2 duplica las expectativas de vida.
En el caso que nos ocupa, en el paciente femenino se estaría evaluando la carencia y la sobrecarga de nutrientes, y en el paciente masculino, además, la acción antilipasa de las arvejas secas remojadas.
Ha sido descrito por otros autores que las legumbres, que poseen bajo contenido en grasa, serían capaces de inhibir la secreción de lipasa pancreática, alterando el patrón de absorción de las grasas, evaluable con curvas de tolerancia. Las arvejas, específicamente, poseen antitripsina (3) ; y algunos autores han sugerido que podrían poseer también, al igual que otras legumbres, antiamilasa y antilipasa.
El test de sobrecarga oral de grasa mide el incremento de los niveles de triglicéridos en plasma a las 2 horas de una sobrecarga oral de 2 gr/kg de peso corporal, de manteca. Si el incremento en los niveles de triglicéridos postprandiales supera los 55 mg/dl respecto a los valores basales, significa que existe una absorción de grasa normal. Otros autores han empleado 1 gr de margarina por Kg de peso, y el pico de triglicéridos en plasma lo obtienen a las 3 horas de la ingesta.
En la malabsorción de carbohidratos suele efectuarse con fines diagnósticos una prueba de sobrecarga oral con 2 gramos/Kg de peso corporal, de sacarosa, debiéndose obtener un aumento de la glucemia basal por encima de 20 mg/dl si existe normoabsorción.
Teniendo en cuenta los datos anteriores y tras algunas modificaciones efectuadas por nosotros tendientes a disminuir el volumen exagerado de la comida de prueba, se efectúa una experiencia con el siguiente desayuno: 0.5 gramos/kg de peso de crema de leche + 0.5 gramos/ kg de peso de gelatina (pesada antes de preparar) + 1 gramo/ kg de peso de sacarosa.
Se esperaría encontrar, en la normoabsorción, un incremento de los niveles de triglicéridos post prandiales entre 14 y 28 mg/dl, o más; y de la glucosa postprandial superior a 10 mg/dl.
Luego de 4 días de una misma dieta VLCD inferior a 200 Kcal/día, dos pacientes obesos de ambos sexos, integrantes del mismo grupo familiar, sin historia de malabsorción ni de patologías gastrointestinales, concurren al examen con 12 horas de ayuno. Se extraen muestras basales y a las 2 horas de la comida de prueba. El paciente masculino, ingiere 15 minutos previos a la comida de prueba la alegada dieta antilipasa constituida por 150 gramos de arvejas.
Se determinan los siguientes analitos: proteínas totales, albúmina, globulinas, inmunoglobulinas, colesterol total, triglicéridos, HDL colesterol, LDL colesterol, VLDL colesterol, glucosa, amilasa y otros, basales y a las dos horas post ingesta, con el propósito de evaluar los distintos perfiles de absorción; y la presunta acción antilipásica de la arveja.
La comida de prueba del paciente de sexo femenino consistió en 40 gramos de crema de leche, 40 gramos de gelatina y 80 gramos de sacarosa.
El desayuno del paciente de sexo masculino consistió en 50 gramos de crema de leche, 50 gramos de gelatina y 100 gramos de sacarosa.
El paciente femenino ingiere unos 20 gramos de grasa y el paciente masculino unos 25 gramos de grasa, aproximadamente.
Por debajo de 5 gramos de grasa ingerida no existe respuesta, y esta es mayor a medida que aumenta la cantidad de grasa ingerida desde 5 a 90 gramos (1).
La crema de leche tiene, según datos del fabricante, por cada porción de 15 mililitros (15.4 gr) un valor energético de 56 Kcal, y una composición de 0.3 gramos de carbohidratos, 6.9 gramos de grasas totales, 4.3 gramos de grasas saturadas, cero gramos de grasas trans, cero gramos de fibra alimentaria y 7 miligramos de sodio. Por lo que el paciente femenino prácticamente no ingiere hidratos de carbono complejos.
Las arvejas secas remojadas tienen, según el fabricante, por porción de 102.5 gramos, 97 Kcal, 16 gramos de carbohidratos, 6.4 gramos de proteínas, cero gramos de grasas saturadas, cero gramos de grasas trans, 9.5 gramos de fibra alimentaria, 210 miligramos de sodio.
El quimo ácido al llegar al intestino activa la secreción de secretina y péptido intestinal vasoactivo (VIP), que estimula la secreción pancreática. La presencia de grasa en el intestino delgado estimula la secreción de colecistoquinina y pancreozimina, que estimulan la secreción del jugo pancreático y la contracción del músculo liso de la vesícula biliar. El neuropéptido intestinal somatostatina inhibe la secreción pancreática y la encefalina la estimula.
Materiales y métodos:
1- Crema de leche, gelatina, sacarosa, arvejas secas remojadas.
2- Licuadora.
3- Autoanalizador M2100, made in argentina.
4- Reactivos GTLAB y GNLAB, made in argentina.
Preparación de la comida de prueba:
Se prepara la gelatina según indicaciones del fabricante y se deja solidificar en heladera. En una licuadora convencional se añade la gelatina, la crema de leche y la sacarosa, y se licúa.
Se conserva en heladera hasta el momento de la prueba.
Resultado:
Los valores obtenidos se detallan en la siguiente tabla:
Por lo que son discordantes, entre ambos pacientes, las variaciones de triglicéridos, de alfa+betaglobulinas, y de globulinas totales. Pero como los triglicéridos están relacionados con las betaglobulinas que los transportan, y éstas con las globulinas totales, se podría asumir que el dato discordante es el valor de triglicéridos.
La absorción de hidratos de carbono parece darse eficazmente bajo las condiciones del ensayo con un cifra que supera por mucho los 10 mg/dl esperados en la normoabsorción, siendo de 45 mg/dl para el paciente femenino y de 42 mg/dl para el masculino. Por lo que las dietas VLCD de corta duración, con soporte de sacarosa, no parecen inhibir o disminuir la actividad de las disacaridasas de la mucosa intestinal, con absorción de sacarosa normal o potenciada.
Sin embargo, encontramos una alteración en el perfil de la amilasemia postprandial. En las curvas de tolerancia oral a la glucosa, con la ingesta de una copa de glucosa pura al 20%, hemos observado que los aumentos de glucemia postprandial a los treinta o sesenta minutos de la ingesta, ocurren con una disminución de la amilasemia, producida, probablemente por la hiperglucemia o la hiperinsulinemia.
También hemos observado en gestantes no diabéticas ni prediabéticas sometidas a la toma de un desayuno de prueba conteniendo sacarosa, lactosa y otros hidratos de carbono, con glucemia basal en los límites normales inferiores y glucemia postprandial normal a los 120 minutos (por ejemplo 74/109), una disminución de la amilasemia postprandial (por ejemplo 71,31/50,39). También hemos encontrado en una gestante de 27 semanas, con hemoglobina de 10.6 gr/dl, deficiencia de ácido fólico, incremento no esperado de peso y discreta hiperglucemia a las 2 horas post copa de glucosa pura (130 mg/dl), una amilasa en ayunas de 109,8 UA/dl (valores de referencia hasta 120 UA/dl) y postprandial de 92,05 UA/dl. Mientras que en nuestros pacientes sometidos a una dieta VLCD de corta duración ocurre un incremento de amilasemia postprandial, tras la sobrecarga.
Sería muy interesante evaluar la curva de variación de la amilasemia durante la realización de curvas de tolerancia oral a la glucosa o a distintos carbohidratos o almidones, en pacientes normales, insulinorresistentes y obesos, para sacar más conclusiones.
Nótese, al menos, que el incremento de la amilasemia postprandial no es inducida por los hidratos de carbono de la dieta, puesto que es mayor en el paciente femenino (39.10%), con un aporte casi despreciable de carbohidratos, del orden de 1/3 del ingerido por el paciente masculino, y proporcionado fundamentalmente por la edulcoración de la gelatina (6,8 gr); que en el paciente masculino (22.27%). En el paciente con dieta normo o hipercalórica, un incremento de la glucemia produce una elevación de la insulina que inhibiría la secreción exocrina de amilasa, como una manera de disminuir la glucosa a producir desde los carbohidratos complejos; esta disminución de producción de amilasa se vería reflejada en una disminución de sus niveles sanguíneos.
En las dietas muy hipocalóricas existiría no solo una falta de inhibición de tal secreción exocrina sino probablemente una sobre estimulación de la misma como una necesidad de compensación de la situación carencial.
El modelo secretor e inhibidor se asemejaría al descrito por otros autores (9) al trabajar con ratas macho esplacnicectomizadas y solarectomizadas, evaluando la amilasemia y lipasemia basales y postprandiales, al mes de operadas. Como la solarectomía aumenta el tamaño y número de los islotes de Langerhans, se esperaba un incremento de insulina con una curva plana de glucosa, que no aconteció, y una alteración de la síntesis y excreción de los pancreones peri insulina, debido a una acción paracrina de la misma. Estos autores encuentran un incremento del 125% de la amilasemia basal y de 147% post prandial, en la esplacnicectomización; y una marcada disminución de la lipasa basal del 100% en ambas operaciones, y del orden del 96%, de promedio de ambas, en la postprandial.
Es decir que se incrementó en un 22.00% la amilasemia postprandial respecto a la basal, en la experiencia de aquellos autores; como en el caso del paciente masculino estudiado por nosotros (22.27%)
Es conocido que en los pacientes con diabetes MODY 7 existe una mutación del gen CEL con función sobre las enzimas del páncreas exocrino. (12)
Sin embargo, en estudios efectuados en pacientes con distintos tipos de diabetes, también se encontró que la función exocrina medida por la concentración de elastasa fecal fue normal en 47 pacientes (67%), moderadamente disminuida (elastasa 100-200 µg/g) en 10 pacientes (14%), y severamente disminuida (elastasa <100 µg/g) en 13 pacientes (19%). (13).
El 50% (5/10) de los pacientes con insuficiencia exocrina moderada y 61,5% (8/13) de los severos, presentaba sobrepeso u obesidad según el índice de masa corporal (IMC). (13)
Aproximadamente un tercio de los pacientes diabéticos presenta un grado moderado o severo de insuficiencia exocrina. La magnitud del problema, sin embargo, puede ser aún mayor. Es probable que un porcentaje adicional de estos pacientes tenga un grado leve de disminución de la función exocrina, no detectable mediante la determinación de elastasa fecal y que el uso de un test directo revelara una proporción mayor de enfermos con insuficiencia exocrina. Además, en nuestra serie sólo 4% de los pacientes era diabético tipo 1, que es el grupo con mayor riesgo de insuficiencia exocrina. (13)
Todo lo cual sugeriría que la hiperinsulinemia postprandial en pacientes normales, en diabéticos, insulinorresistentes, y obesos, con dietas normo o hipercalóricas, podrían, por mecanismos paracrinos, disminuir en distinto grado la secreción exocrina del páncreas; lo que no ocurriría en pacientes obesos resistentes a la insulina tras una dieta VLCD de corta duración, cuyo perfil secretorio exocrino sería semejante a aquella situación descripta con recuperación del número de islotes del páncreas endócrino funcionante.
Según vemos no solo los genes pueden modular el aprovechamiento de los nutrientes codificando proteínas que regulan el metabolismo, por ejemplo enzimas, proteínas transportadoras, proteínas de membrana, etc. Sino que a su vez los nutrientes pueden modular la expresión génica directamente o indirectamente través de intermediarios metabólicos, segundos mensajeros u hormonas cuya expresión, síntesis o secreción viene regulada por ellos (12), como acontece con el nutriente glucosa y la hormona insulina.
Un buen ejemplo de la regulación génica por parte de nutrientes lo provee el operón lac de Escherichia coli, en donde los intermediarios metabólicos liberan el locus de control del represor permitiendo la transcripción de genes metabólicos y el aprovechamiento de la lactosa del medio.
Esta regulación génica inducida por nutrientes puede hacerse a nivel citoplasmático a través del control de cascadas de transducción de señales que culminan en procesos de modulación génica, o a nivel nuclear al actuar como ligandos de receptores nucleares que ejercen su acción al unirse a secuencias situadas en las regiones promotoras de los genes. (12)
La insulina es un importante regulador génico en distintos tejidos del organismo, y la glucosa es el principal inductor de la expresión, síntesis y liberación de esta hormona en las células β-pancreáticas.
Aquella hormona tiene un efecto inhibidor sobre el gen de la aspartato amino transferasa (GOT), un efecto estimulador sobre el gen de los receptores de tirotrofina y del receptor A de la hormona tiroidea, entre otros.
Esto significa que la insulina mantiene normales los niveles de GOT y que una hipoinsulinemia, como ocurre en las dietas muy hipocalóricas, cortas y semilargas, o una elevada resistencia periférica a la acción de la insulina, podría elevar, por sí o junto a otros factores, los niveles de GOT, por déficit de inhibición; aunque también podría estar involucrada en esa elevación enzimática, la esteatosis de la desnutrición (14).
Repetidas dietas VLCD de corta duración (96 horas), efectuadas esporádicamente (cada dos o tres meses), normalizan la glucemia, la resistencia a la insulina, la colesterolemia, la elevación de GOT en situaciones de desnutrición aguda, y otros parámetros metabólicos; lo cual demuestra que en las patologías multifactoriales las influencias medioambientales y nutricionales son mucho mayores que las genéticas.
Antes que nada, es importante señalar la regulación génica que se ejerce a nivel del intestino, como uno de los primeros tejidos en contacto con los nutrientes de la dieta. Aquí no sólo la glucosa, sino otros azúcares son capaces de modular la expresión de algunos genes expresados en las células intestinales. El gen que codifica la enzima sufre regulación positiva en presencia de diversos azúcares simples y de almidón. Por el contrario, sufre una regulación negativa en presencia de altas concentraciones de triglicéridos.
De forma similar, el gen del complejo sacarasa-isomaltasa, necesario para la hidrólisis intestinal de la sacarosa o de la maltosa (disacárido terminal de la hidrólisis del almidón), también es regulado de forma combinada por sacarosa y hormonas como hidrocortisona o el Factor de Crecimiento Epidérmico (EGF) (12); aunque, según lo observamos en la presente experiencia, no es regulado negativamente por los triglicéridos en adultos obesos con dieta VLCD de corta duración con soporte de sacarosa, sino por el contrario, parecería ser potenciada la actividad de la enzima, como ocurre en algunos polimorfismos.
Las mutaciones son cambios en el genoma de carácter patológico, y pueden abarcar secuencias más o menos amplias del genoma o ser puntuales, intragénicas, con alteración de una sola base nucleotídica; los polimorfismos son variaciones en la secuencia del DNA, no patológicas. Los SNP (Single Nucleoide Polimorphism) son polimorfismos de un solo nucleótido, que ocurren a razón de uno cada 100 bases. (12)
Un (Single Nucleoide Polimorphism) en la región promotora del gen que codifica la lactasa, al contrario de otros polimorfismos que acarrean intolerancia; produce una mayor actividad transcripcional, una producción óptima de la enzima, y una mejor metabolización de la lactosa. (12)
En adultos obesos sometidos a dieta VLCD de corta duración, con solución de sacarosa como aporte energético y nutricional fundamental durante la dieta hipocalórica de 96 horas, podría ocurrir un polimorfismo (Single Nucleoide Polimorphism) inducido acaso por la misma sacarosa, en la región promotora del gen que codifica para sacarasa, con absorción óptima de la misma, como una manera de paliar en parte la situación carencial.
Las dietas VLCD de corta duración que estamos ensayando, son también dietas hipoproteicas, en las cuales se pierde alrededor de 1 Kg de peso diario, y el nutriente principal consiste en soluciones de sacarosa. Tienen como objetivo demostrar al paciente que puede perder peso, motivarlo en el objetivo propuesto, y salir prontamente de la zona de riesgo aterogénico. (14)
Las tomas de solución de sacarosa, durante la dieta VLCD, producirían una hiperinsulinemia anorexígena, que tendría más efecto en pacientes no resistente a la insulina.
Del mismo modo tal dieta hipoproteica podría producir una merma en la síntesis del neuropéptido Y (NPY), sintetizado por las neuronas del núcleo arcuato del hipotálamo, con una disminución del apetito. La cantidad de RNAm correspondiente a la transcripción del gen de la colecistoquinina, del neuropéptido Y, o de la hormonas hipofisarias es afectada por el ayuno o la composición de la dieta. (17)
La vida media de los diferentes RNAm y de las proteínas intracelulares va desde media hora hasta varios días, requiriéndose al menos cinco vidas medias para alterar completamente la expresión génica.
Por otro lado, en hepatocitos en ayuno se encuentra elevado el AMPc, y en ayunos prolongados, con gran depleción de ATP se activa la AMPK (kinasa activada por AMPc) que inhibe la actividad de enzimas implicadas en el gasto energético y los procesos biosintéticos. Cuando la glucosa es abundante la AMPK está inactiva y los genes que codifican las enzimas necesarias para metabolizar el azúcar se encuentran activados. (12)
En enterocitos, la glucosa ingerida y la producida por desdoblamiento de sacarosa es capaz de regular la expresión del transportador epitelial de glucosa acoplado al sodio (SGLT1). Una vez la glucosa entra en circulación, puede ejercer un efecto modulador sobre los tejidos sensibles a la misma. Para ello es requerida la presencia de transportadores de la familia GLUT-2 en hepatocitos y células β-pancreáticas murinas (en humanos parece ser GLUT-1) y GLUT-4 en músculo esquelético y adipocitos. (12)
En las células beta, este transportador forma parte de lo que se conoce como el sistema sensor de glucosa, esencial para desencadenar la secreción de insulina. La baja afinidad del transportador por el azúcar permite su incorporación al interior equilibrando rápidamente las concentraciones a ambos lados de la membrana plasmática. Para completar el efecto sensor, la primera enzima de la ruta glucolítica es la glucokinasa, la única hexokinasa que no muestra inhibición por su producto, la glucosa-6-fosfato, evitando de esta forma el colapso en la glucolisis y favoreciendo la rápida metabolización del azúcar. Una vez en el interior celular, la glucosa, y más concretamente la glucosa-6-fosfato, puede optar por diversas rutas: glucolisis, ciclo de las pentosas-fosfato, síntesis de glucógeno, vía de las hexosaminas. De estas rutas es desde donde podrían surgir metabolitos que actuarían como segundos mensajeros en procesos de modulación de genes. Sin embargo, no hay que olvidar la posibilidad de que la glucosa pueda activar alternativamente rutas de señalización clásicas que involucren a kinasas, fosfatasas y otros segundos mensajeros. (12)
Con respecto a la grasa dietética, en condiciones normales, se absorbe completamente en el intestino. (12)
En la absorción de colesterol y triglicéridos intervienen las sales biliares en su acción emulsificante y las enzimas pancreáticas, colesterol esterasa y triacilglicerol esterasa (lipasa), respectivamente, habiendo producido en el paciente femenino un aumento de 23 mg/dl de colesterol y de solo 3 mg/dl de triglicéridos, los que se ubican muy por debajo de la cifra de 14 a 28 mg/dl de incremento postprandiales esperados en la normoabsorción; fundamentalmente a expensas de una gran disminución de la actividad de la lipasa.
En el paciente masculino el colesterol post prandial (PP) sube 28,0 mg/dl respecto a los valores basales, mientras que bajan 11 mg/dl los triglicéridos PP respecto a los basales, debido a una disminución de la actividad de la lipasa e incremento de la actividad de la lipoproteinlipasa, inducida por insulina; ya que el paciente en estudio es obeso, resistente a la insulina, con antecedentes de hiperglucemia discreta en ayunas bajo dieta normocalórica.
Se nota claramente la normalización de la glucemia en el paciente con insulinorresistencia como en el prediabético, tras una dieta VLCD de corta duración.
La absorción normal del colesterol en ambos pacientes nos refiere que no está implicada, en la malabsorción de triglicéridos, una disminución en la acción emulsificante de las sales biliares; por lo que el defecto se encuentra en el sistema lipasa-colipasa-procolipasa.
La disminución de las triglicéridemias postprandiales se debe a un aumento de la actividad de la lipoproteínlipasa del tejido adiposo sobre los quilomicrones postprandiales y sobre la fracción VLDL.
En ambos pacientes se observa que la dieta muy hipocalórica indujo una distorsión en el perfil secretorio del páncreas, con secreción normal o aumentada de colesterol esterasa, y secreción muy disminuida o nula de lipasa, de colipasa, o de procolipasa.
En definitiva, se observa en pacientes obesos sometidos a una dieta muy hipocalórica, una falta de absorción de los triglicéridos, y un perfil normal de absorción del colesterol. En pacientes normales sometidos a dietas normocalóricas, la hipertrigliceridemia post prandial es del doble de la basal, y va subiendo paulatinamente desde la sobrecarga hasta valores máximos ubicados entre las 2 y tres horas, según distintos autores y distintas comidas de prueba. (2)
La lipoproteína VLDL basal corresponde a valores del período interdigestivo o del ayuno y está integrada, fundamentalmente, por ácidos grasos liberados por el tejido adiposo de los triglicéridos almacenados. El rango normal del colesterol de la VLDL en pacientes sometidos a dietas normocalóricas es de 5 a 40 mg/dl, y se mantiene en los límites normales inferiores en pacientes obesos sometidos a dieta VLCD de corta duración. En el período postprandial la VLDL está integrada por fosfolípidos, colesterol y triglicéridos, provenientes de los remanentes de los quilomicrones; es decir de la dieta. Se observa en la tabla de resultados que el colesterol de la VLDL postprandial disminuyó ligeramente en ambos pacientes, por lo que, aparentemente, existe una ligera donación de colesterol desde la VLDL a la HDL en el proceso de maduración de ésta, y por otra que a las dos horas postprandiales, en las condiciones de la experiencia, ya la VLDL se ha transformado en IDL y ésta en LDL.
Los remanentes de VLDL son hidrolizados por la lipasa hepática y se transforma, el 50% de los mismos, en LDL, la cual, en contraposición con la VLDL que tiene una hora de vida media, pasa varios días en circulación por lo que se encuentra expuesta a la oxidación por agentes oxidantes y radicales libres, contribuyendo grandemente esa LDL oxidada al proceso de aterogénesis.
Como se observa estos eventos ocurren desde los pocos minutos de la ingesta en que se aclaran los quilomicrones, hasta las dos horas de la ingesta en que se extingue la VLDL postprandial, ya que las lipoproteínlipasas y lipasas actúan activadas por insulina.
La glucemia postprandial del paciente femenino subió 45 mg/dl y la del paciente masculino 42 mg/dl, de tal manera que se asume un aumento de la insulina similar en ambos casos, por lo que la disminución de triglicéridos en el paciente masculino respecto al femenino, de 26,59%, sería atribuible a la acción antilipásica de las arvejas ingeridas, y solo parcialmente a la acción de la betalipoproteínlipasa.
La HDL y las VLDL se sintetizan en el tracto intestinal y transportan colesterol las primeras hasta el hígado, y triglicéridos las segundas, hasta el tejido adiposo. (4)
Las VLDL se desnudan de triglicéridos, que se encuentran en una proporción próxima al 50%, y se transforman en LDL; gracias al importante papel de la HDL y la acción de la lipoproteinlipasa, la que más adelante debería hidrolizar los triglicéridos de las LDL para transformarlas en lipoproteínas de menor tamaño (mayor densidad).
En definitiva, a las dos horas de la ingesta el colesterol absorbido se ubicó fundamentalmente en la fracción LDL, que deriva de las VLDL por pérdida de los triglicéridos por la acción de la lipoproteínlipasa (4); llegando a cifras de riesgo elevado en la paciente femenina y de riesgo moderado en el paciente masculino.
El paciente femenino tuvo un aumento de colesterol postprandial de 23 mg/dl, que se distribuyeron 8,07 mg/dl que equivale al 35%, en el colesterol HDL y 14,37 mg/dl que corresponde al 62,5% en el colesterol LDL, que suman 22,44 mg/dl, por lo que 0,56 mg/dl han sido cedidos a otras lipoproteínas o a los tejidos.
Normalmente las HDL transportan entre el 20 y el 30% del colesterol, y en este caso el 35%; y las LDL llevan entre el 60 y el 70% del mismo, y en este caso el 62,5%.
El paciente masculino tuvo un aumento de 28 mg/dl de colesterol postprandial, que se distribuyeron 5.31 mg/dl que equivale al 18.9% en el colesterol HDL y 24.98 mg/dl que corresponde a 89,2% en el LDL, que suman 30,29 mg/dl; por lo que recibieron un aporte extra de 2.29 mg/dl de otras lipoproteínas o de los tejidos.
En el paciente masculino la mayoría del colesterol postprandial fue transportado por el colesterol LDL, excediendo en un 19.2% los valores considerados normales.
De alguna manera era lo esperado puesto que dentro del control metabólico ejercido por el mismo colesterol, aparte de la inhibición de la enzima de su biosíntesis HMG CoA reductasa y de la regulación del exceso intracelular de colesterol libre, juega un rol no menor la regulación de los niveles de colesterol del plasma efectuada por el receptor del LDL que permite su absorción, y por el transporte reverso de este por las HDL. (15)
Solo entre el 5 y el 10% del colesterol es transportado por las lipoproteínas VLDL en situaciones normales, y el paciente femenino transporta 2,90%, mientras el masculino 5,12%.
Nótese como la situación postprandial revela que el perfil lipídico del paciente masculino no es tan ideal como la situación basal lo sugería.
Según vemos, en períodos postprandiales el 35% del colesterol es captado por las HDL en el paciente femenino y el 19% en el paciente masculino; lo que podría contribuir a la “etiofisiogenia” de los mayores valores femeninos de HDL.
Por el contrario, en tal período el 64% del colesterol es captado por la LDL en el paciente femenino, y el 89% en el paciente masculino.
Los triglicéridos de las VLDL que son liberadas desde el hígado, son hidrolizados por la lipoproteínlipasa dando origen a las partículas intermedias conocidas como IDL, las cuales son rápidamente eliminadas a nivel hepático. Un porcentaje de éstas, sin embargo, originan LDL gracias a la acción de la lipasa hepática(11). Como esta enzima tambien actúa estimulada por insulina, el quite de triglicéridos a los remanentes de quilomicrones por la lipasa hepática, y la formación de LDL desde la IDL, ocurren en situación postprandial, durante la hiperinsulinemia. Es probable, inclusive, que en adultos obesos sometidos a una dieta VLCD de corta duración, mucho más del 50% del colesterol de la IDL pase a la LDL, reflejando ésta mas estrictamente los valores del colesterol dietario absorbidos en el intestino.
En tal sentido la dieta VLCD de corta duración representaría una ventaja para el paciente obeso en cuanto a los niveles de triglicéridos basales y postprandiales, los niveles de VLDL basal y postprandial; y los niveles basales de colesterol; pero poco beneficio referido a los tenores de colesterol y LDL colesterol postprandiales, los que serían aterogénicos.
Los triglicéridos de la sobrecarga del desayuno de prueba no se absorben en pacientes obesos sometidos a dieta VLCD de corta duración. Es sabido que las dietas VLCD disminuye la trigliceridemia, y algunos autores han encontrado una estrecha relación entre los niveles de triglicéridos basales y los postprandiales. (1)
Los niveles elevados de triglicéridos postprandiales indican la presencia de niveles aumentados de restos de quilomicrones y colesterol de lipoproteínas de muy baja densidad. Estas lipoproteínas que contienen colesterol, y que son ricas en triglicéridos, penetran en el endotelio arterial y pueden quedar atrapadas dentro del espacio subendotelial, contribuyendo al desarrollo de arterioesclerosis. (5)
Los estudios llevados a cabo por Patsch demuestran como una disminución en la actividad de la lipoproteínlipasa (LPL) tiene como consecuencia una lipemia postprandial más acusada (10), por lo que, en dietas VLCD de corta duración la actividad de LPL no solo no disminuiría, sino que por el contrario, estaría potenciada.
Esta LPL hidroliza los triglicéridos de los quilomicrones en sus respectivos ácidos grasos (AG), los que se unen a una proteína específica de unión a AG (FABP) y posteriormente pueden sufrir elongaciones, desaturaciones, beta oxidación mitocondrial y peroxisomal, w-oxidación microsomal, síntesis de fosfolípidos de membrana, síntesis de eicosanoides y acilación de proteínas, entre otros; siendo las moléculas resultantes o sus intermediarios importantes moduladores génicos (12)
Por otro lado, las malnutriciones proteicas conllevan un descenso significativo en los niveles circulantes de aminoácidos esenciales y de hormonas implicadas en el desarrollo. Las dietas restringidas en ciertos aminoácidos (AA) favorecen la expresión de las proteínas de unión al factor de crecimiento análogo a la insulina (IGFBP), interfiriendo en su función. Una alteración de los receptores de insulina/IGF1 o de su capacidad funcional, conduce a la resistencia a la insulina, la obesidad y la prediabetes; mientras que una alteración menor, como ocurre en las mutaciones del gen daf-2, o una disminución de la expresión de tales receptores como en las restricciones calóricas, retarda el envejecimiento y alarga la vida.
Por último debemos considerar la microbiota intestinal. Recientemente, han surgido múltiples publicaciones que plantean un posible rol de la misma, tanto en el desarrollo de obesidad como de la diabetes. Esta hipótesis nace de la observación de que pacientes obesos presentan una microbiota intestinal distinta a la de individuos normopeso, con predominio de bacterias Gramnegativas. (6)
Aparentemente, en épocas pasadas en que los humanos debían cazar sus alimentos y pasaban días de ayuno, el hecho de presentar una microbiota intestinal que permitiera extraer al máximo la energía de los alimentos y favorecer el almacenamiento de grasa corporal, habría representado una ventaja selectiva, constituyendo un factor más del fenotipo ahorrador. El ser humano probablemente ha ido seleccionando a lo largo de la evolución microorganismos con estas propiedades, los cuales, en la actualidad, jugarían en contra (6) de los pacientes bien alimentados, sin actividad física, y en los paciente sobrealimentados, contribuyendo a la obesidad en las dietas normo o hipercalóricas, e impidiendo un rápido descenso de peso en las dietas hipocalóricas.
En la materia fecal de pacientes obesos sometidos a una dieta VLCD de corta duración, antes de la sobrecarga grasa, hemos observado, efectivamente, un predominio de bacterias Gramnegativas, sobre todo en el paciente masculino que es mas obeso, cuyo especimen también presenta pocos restos alimenticios, fundamentalmente escasas fibras musculares parcialmente digeridas, a razón de dos por campo 400x; en comparación con el paciente femenino.
El pH de los especímenes es netamente alcalino. Las heces normales son neutras o ligeramente alcalinas, con un pH entre 6,9 y 7,2. Según Goiffon influyen en la reacción el ácido fosfórico proveniente de los alimentos y secreciones, y el carbónico originado en los tejidos. También ejercen su acción los ácidos grasos de bajo peso molecular, volátiles o no, que se originan en el intestino por la flora sacarolítica o de fermentación (generalmente grampositiva), y los ácidos grasos de alto peso molecular de los alimentos, sobre todo cuando hay trastornos de digestión o de la absorción de las grasas. (7)
Es decir que la alcalinidad de los especímenes de materia fecal tras tres días de una dieta VLCD se debe, seguramente, a la putrefacción producida por el exceso de flora proteolítica, generalmente Gramnegativa.
Posteriormente a la sobrecarga grasa hemos observado que los especímenes recolectados son muy voluminosos, con alto contenido en grasa de alrededor de 20 gramos de grasas/24 horas medidos por Van de Kamer, con un rango normal en adultos de 4-6 gr de grasas/24 horas; y netamente ácidos, debido a los ácidos grasos de alto peso molecular de los alimentos no absorbidos. Se observa en ambos especímenes un incremento de la flora bacilar Grampositiva, la cual genera ácidos grasos de cadena corta, que también contribuyen al pH ácido.
Los microorganismos beneficiosos o eubióticos, que viven en simbiosis con el hombre y determinan el justo equilibrio del ecosistema intestinal; son Grampositivos (lactobacilos, bifidobacterias, estreptococos), acidifican el ambiente y poseen una actividad sobre todo sacarolítica: atacan los hidratos de carbono a través del proceso de fermentación. (8)
Los Microorganismos potencialmente patógenos, que pueden causar patologías cuando, en determinadas condiciones, predominan sobre otras especies, son la mayoría Gramnegativos (Escherichia, Bacteroides, Enterobacteria, Enterococcus), alcalinizan el ambiente y poseen sobre todo una actividad proteolítica. Generan sustancias tóxicas para el organismo porque producen la putrefacción de las proteínas (8), con generación de amoníaco.
Conclusión:
Las dietas VLCD de corta duración, con soporte de sacarosa, no parece alterar la actividad de las disacaridasas de la mucosa intestinal, con absorción de sacarosa normal o potenciada. Esta ingesta de sacarosa produce una elevación de la glucemia postprandial, aunque algo retrasada respecto a la curva de tolerancia a la glucosa, y una movilización sugestiva de los niveles de amilasa en sangre. El incremento de la amilasemia postprandial no es inducida por los hidratos de carbono de la dieta puesto que es mayor en el paciente femenino, con un aporte dietario casi despreciable de carbohidratos complejos. Probablemente sea inducido por la insulina, que aumenta con la absorción de azúcares simples, e inhibiría concomitantemente la producción de los mismos desde los azúcares complejos, por inhibición de la producción de amilasa, en una acción de índole paracrina.
Como el paciente masculino es insulinorresistente, con discreta hiperglucemia en ayunas bajo dieta normocalórica, se nota claramente la normalización de la glucemia en el paciente con insulinorresistencia y en el prediabético, tras una dieta VLCD de corta duración.
Si dicha dieta corta, de 96 horas, se efectúa cada 2 o 3 meses, se observa a lo largo del tiempo una normalización de la glucemia, del colesterol total, del colesterol LDL, y de los triglicéridos; disminuyendo notoriamente el riesgo cardiovascular.
En pacientes obesos sometidos a una dieta VLCD de corta duración, se altera la absorción de las grasas, con una malabsorción de los triglicéridos. La absorción normal del colesterol en ambos pacientes nos refiere que no está implicada, en la malabsorción de triglicéridos, una disminución en la acción emulsificante de las sales biliares; por lo que el defecto se encuentra en el sistema lipasa-colipasa-procolipasa, con una disminución de la actividad de la lipasa.
La disminución de las trigliceridemias postprandiales se debe a un aumento de la actividad de la lipoproteínlipasa del tejido adiposo sobre los quilomicrones postprandiales y sobre la fracción VLDL; como el patrón de secreción de insulina es semejante en ambos casos, la disminución de triglicéridos en el paciente masculino respecto al femenino, de 26,59%, sería atribuible a una acción antilipásica de las arvejas ingeridas.
El 35% del colesterol absorbido es captado, en definitiva, por las HDL sintetizadas en el epitelio intestinal y otras, del paciente femenino, y el 18.9% en el paciente masculino; lo que podría ser la causa de los mayores valores fisiológicos femeninos de HDL. Por el contrario, en tal período el 64% del colesterol es captado por la LDL en el paciente femenino, y el 89.2% en el paciente masculino.
Los períodos postprandiales son potencialmente aterogénicos, aún en pacientes sometidos a dietas muy hipocalórica de corta duración y esporádicas, que hubieran normalizado su perfil metabólico; aunque es probable que en tales pacientes, según la teoría de la restricción calórica, exista una menor oxidación de las LDL y por ende una menor contribución al riesgo aterogénico.
En pacientes sometidos a una dieta VLCD de corta duración no existen restos de quilomicrones y de colesterol de lipoproteínas de muy baja densidad, en el período postprandial, disminuyendo las condiciones fisiopatológicas que contribuyen a aquella patología multifactorial.
En definitiva, la dieta VLCD de corta duración representaría una ventaja para el paciente obeso en cuanto a los niveles de triglicéridos basales y postprandiales, los niveles de VLDL basal y postprandial; y los niveles basales de colesterol; pero menor beneficio referido a los tenores de colesterol y LDL colesterol postprandiales, los que serían potencialmente aterogénicos.
No obstante, las dietas VLCD de corta duración efectuadas cada 2 o 3 meses, mejora notablemente todos los parámetros basales de riesgo.
Se corrobora la malabsorción de lípidos determinando las grasas en las materias fecales postprandiales, que resultaron cuatro veces aumentadas respecto límite superior del rango normal; la flora bacteriana con fenotipo ahorrador predominante en las dietas VLCD; el incremento de la flora beneficiosa no ahorradora con el suministro de algunos nutrientes, fundamentalmente de la crema de leche; y el notorio cambio del pH fecal ocasionado con la ingesta de una simple comida de prueba.
Bibliografía
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