Otra razón para comer tu brócoli

La diabetes tipo 2 se está haciendo más común a nivel mundial, y no todos los pacientes pueden ser tratados exitosamente con los fármacos existentes. Axelsson et al. analizaron el patrón de la expresión génica asociada con la diabetes tipo 2 y lo compararon con las firmas génicas de miles de fármacos candidatos para hallar compuestos que pudieran contrarrestar los efectos de la diabetes. El candidato principal de este análisis fue el sulforafano, un compuesto natural hallado en el brócoli y en otros vegetales. Los autores mostraron que el sulforafano inhibe la producción de glucosa en células cultivadas y mejora la tolerancia a la glucosa en roedores con dietas altas en grasa o altas en fructosa. Por otra parte, en un ensayo clínico, el extracto de germen de brócoli fue bastante bien tolerado y mejoró la glucosa en ayuno en pacientes humanos con obesidad y diabetes tipo 2 desregulada.

El efecto de los extractos de germen de brócoli que contienen SFN fue estudiado en pacientes con DT2.

Motivados por estos hallazgos in vitro e in vivo, nos dispusimos a investigar los efectos del SFN en el control de la glucosa en pacientes con DT2. El SFN ha sido suministrado en altas concentraciones como extracto de germen de brócoli (BSE) en varios estudios clínicos para el cáncer, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, el autismo, y las enfermedades inflamatorias (www.clinicaltrials.gov) [utilizamos SFN purificado con cromatografía líquida de alto nivel (HPLC) al 99.5% en nuestros estudios de células y animales, sin embargo, esto no ha sido utilizado para estudios en humanos hasta el momento].

Aquí, utilizamos polvo seco de un extracto acuoso de germen de brócoli, el cual contiene una alta concentración de glucorafanina, el precursor glucosinolato inerte del SFN. La glucorafanina se convierte en SFN mediante la liberación de mirosinasa de germen intrínseca al masticar, y también mediante bacterias intestinales humanas (37-40). Después del consumo, la concentración del SFN en el plasma se incrementa en la primera hora con una vida media de 1.77 ± 0.13 horas, pero el SFN ejerce un efecto sostenido en la expresión génica (41). Se piensa que la secreción tubular renal juega un papel fundamental en la eliminación (37). Estudios de seguridad que utilizaron un BSE que corresponde de 50 a 400 μmol de SFN diariamente, han mostrado que el BSE es bien tolerado sin efectos clínicos adversos considerables (42-45).

Primero, analizamos el efecto del BSE en relación con SFN purificado por HPLC en la producción de glucosa hepática en células H4IIE. La cantidad de SFN en el BSE (equivalencia de SFN) fue determinada con base en la concentración de SFN obtenido cuando la glucorafanina en el BSE es deshidrolizada al añadir mirosasina exógena. Confirmamos que el BSE (en equivalencia de SFN de 3 µM) era tan efectivo como el SFN purificado por HPLC (3 µM) para suprimir la producción de glucosa (P = 0.004 para el BSE y P = 0.004 para el SFN relativo al control; fig. S3A). No se añadió mirosasina exógena durante el experimento, lo que demuestra que el BSE contenía suficientes cantidades de mirosasina para convertir de manera efectiva la glucorafanina inerte en SFN.

Posteriormente, quisimos determinar que el efecto del BSE en la producción de glucosa era causado por el componente de SFN. Por lo tanto, hervimos el BSE, lo cual inactiva la mirosinasa y evita la conversión de glucorafanina en SFN (46). Después de hervirlo, el BSE no presentó efectos en la producción de glucosa (fig. S3A). También demostramos que el placebo (maltodextrina rociada con clorofilina de cobre) a ser usado en el ensayo clínico no tenía efectos en la producción de glucosa. Por otra parte, verificamos que el BSE tuviera un efecto similar al del SFN en el control de glucosa en animales. Los ratones C57BL/6J macho fueron hechos diabéticos mediante una dieta HFD al 60% durante 4 semanas, y se les dio BSE mediante alimentación forzada una vez al día en una dosis correspondiente a la de SFN (1.1 mg/kg) durante 4 semanas. Los ratones tratados con BSE tenían una glucosa sanguínea en ayuno considerablemente menor en comparación con los sujetos de control (9.6 versus 10.9 mM; P = 0.009), y un mejor control de glucosa durante una IPGTT (fig. S3B).

Después de estas verificaciones, reclutamos a 103 pacientes con DT2 para un estudio aleatorizado a doble ciego controlado por placebos con BSE durante 12 semanas. Se reclutaron pacientes tanto con DT2 bien regulada o desregulada (definida como el tener HbA1c por encima de 50 mmol/mol). Todos los pacientes eran de origen escandinavo y se les había diagnosticado DT2 menos de 10 años antes. Postulamos la hipótesis de que el BSE mejoraría la glucosa en ayuno (reflejando la producción de glucosa hepática) y reducirían la HbA1c en pacientes con DT2 desregulada, pero no tendrían efecto en pacientes con DT2 bien regulada, ya que los pacientes con DT2 bien regulada exhiben un menor consumo de glucosa periférica, en lugar de una sobre producción de glucosa (47). Los pacientes con DT2 desregulada fueron posteriormente divididos en no obesos y obesos [índice de masa corporal (IMC) > 30 kg/m2], ya que se ha demostrado que la producción de glucosa hepática es afectada más severamente en personas obesas, en comparación con pacientes delgados (34-36).

Un total de 97 pacientes completaron el estudio, de los cuales 60 tenían DT2 bien regulada y 37 DT2 desregulada. De los pacientes con DT2 desregulada, 20 no eran obesos y 17 sí. Todos los pacientes, con excepción de tres (DT2 bien regulada), llevaban tratamiento con metformina. Los pacientes se sometieron a un muestreo sanguíneo inicial, que incluía glucosa en ayuno y HbA1c, y una OGTT, después de lo cual recibieron BSE oral o un placebo, una vez al día durante 12 semanas. El BSE contenía 150 µmol de SFN por dosis, lo cual corresponde a 1/3 de la dosis por área superficial corporal, en comparación con los experimentos en animales (utilizando 10 mg/kg). Esta dosis ha sido bien tolerada en estudios clínicos de seguridad (42 45). Se realizó una segunda OGTT y un segundo muestreo sanguíneo al cabo del periodo de tratamiento de 12 semanas. Se determinó para cada paciente la diferencia en la glucosa sanguínea en ayuno (Δglucosa) y la HbA1c (ΔHbA1c).

Los BSEs mejoran la glucosa en ayuno y la HbA1c en pacientes obesos con DT2 desregulada.

Observamos una relación clara entre los niveles de HbA1c al inicio del tratamiento y ΔHbA1c en respuesta al tratamiento con BSE (ΔHbA1c, reducción de 0.2 mmol/mol por 1 mmol/mol de HbA1c más alta al inicio; P = 0.004, Fig. 4A), mientras que no hubo relación en el grupo de placebos (P = 0.5). También hubo una relación entre el IMC y la ΔHbA1c en los pacientes tratados con BSE (ΔHbA1c, reducción de 0.4 mmol/mol por1 kg/m2 de IMC más alto; P = 0.015 para el grupo BSE; no considerable para el grupo de placebos).

Fig 4.

Efectos de SFN altamente concentrado proporcionado como BSE en pacientes con DT2.

(A) Relación entre HbA1c al inicio del estudio (línea de base) y cambio inducido por el tratamiento en HbA1c (ΔHbA1c) después de 12 semanas en todos los pacientes (n = 50 placebo y n = 47 BSE).

(B) Diagramas de cajas que muestran la media, los cuartiles superior e inferior, y valores máximo y mínimo de cambios inducidos por el tratamiento en la glucosa sanguínea en ayuno y la HbA1c en pacientes obesos con DT2 desregulada (n = 9 placebo y n = 8 BSE). El círculo denota un valor atípico.

(C) Relación entre la concentración de suero de SFN (después de 12 semanas de tratamiento) y cambio inducido por el tratamiento en la glucosa sanguínea en ayuno en pacientes obesos con DT2 desregulada (n = 8 BSE).

(D) Relación entre el cambio en la glucosa sanguínea en ayuno, inducida por el tratamiento, y concentraciones de triglicéridos en el plasma al inicio del estudio en todos los pacientes (n = 50 placebo y n = 47 BSE).

(E) Relación entre el cambio en la glucosa sanguínea en ayuno, inducida por el tratamiento, y el HOMA-IR al inicio del estudio en pacientes con DT2 desregulada (n = 18 placebo y n = 19 BSE).

(F) Relación entre el cambio en la HbA1c, inducido por el tratamiento, y el índice de esteatosis hepática al inicio del estudio en pacientes con DT2 desregulada (n = 18 placebo y n = 19 BSE). *P < 0.05.

Luego, analizamos a los pacientes con DT2 desregulada a detalle, utilizando comparaciones intra individuales de una cola, antes y después del tratamiento. Hubo un cambio considerable en la glucosa sanguínea en ayuno (Δglucosa) en individuos tratados con BSE, en comparación con sujetos tratados con placebos (P = 0.023). La glucosa en el plasma en ayuno era en promedio 9 ± 0.4 mM después del tratamiento con placebos y 8.3 ± 0.3 mM después del tratamiento con BSE. No obstante, no hubo diferencia en la ΔHbA1c entre el BSE y el placebo en el grupo completo de pacientes con DT2 desregulada. En pacientes obesos (IMC > 30 kg/m2) con DT2 desregulada, quienes nosotros planteamos en nuestra hipótesis, se beneficiarían más del tratamiento, tanto la Δglucosa (P = 0.036) como la ΔHbA1c (P = 0.034) estaban considerablemente afectadas por el BSE (Fig. 4B y Tabla 1). Al final del periodo de 12 semanas, la HbA1c era de 57 mmol/mol en pacientes tratados con placebos y 53 mmol/mol en pacientes tratados con BSE (ΔHbA1c, −4 mmol/mol; P = 0.034). Hubo un decremento concomitante de la glucosa sanguínea en ayuno (8.9 mM con placebos y 8.2 mM con BSE; P = 0.036 para Δglucosa; Fig. 4B) en estos pacientes.

Tabla 1. Efectos de 12 semanas de tratamiento con BSE en variables clínicas, en pacientes con DT2.

Los datos son medias ± D.E. para pacientes con DT2 bien regulada (HbA1c ≤ 50 mmol/mol) y desregulada (HbA1c > 50 mmol/mol) quienes no eran obesos (IMC ≤ 30 kg/m2) u obesos (IMC > 30 kg/m2). Datos medidos antes del inicio del tratamiento (línea de base) y después de 12 semanas con placebos o BSE.

También analizamos la concentración de suero de SFN en la visita final (inmediatamente antes de la OGTT), en los pacientes obesos con DT2 desregulada utilizando HPLC. La concentración del suero de SFN variaba de 0.6 a 1.8 nmol/ml en pacientes tratados BSE (la concentración era de 0.01 nmol/ml en sujetos tratados con placebo). La variación podría atribuirse a las diferencias individuales en la biodisponibilidad, peso corporal, y volumen de distribución. Había una relación clara entre la concentración de suero de SFN y el cambio en la glucosa sanguínea en ayuno (Δglucosa) en los pacientes tratados con BSE (P = 0.002, corregido para peso corporal; Fig. 4C). Las concentraciones de suero de SFN en pacientes tratados con BSE (0.6 a 1.8 μM) estaban en el mismo intervalo que las concentraciones de una menor producción de glucosa in vitro en células H4IIE (Fig. 1A).

Estudios previos que utilizaron espectroscopía de resonancia magnética 13C han demostrado que una producción elevada de glucosa en ayuno en pacientes con DT2 podría ser completamente atribuible a una mayor gluconeogenésis. Los datos de células H4IIE muestran que el SFN afecta la producción de glucosa al reducir la expresión de genes involucrados en la gluconeogenésis, en vez de afectar la sensibilidad a la insulina. Por otra parte, el SFN redujo la tasa gluconeogenética en ratones C57BL/6J pesados con diabetes inducida por la dieta pero no tuvo efecto en el consumo de glucosa corporal total estimulada por la insulina. Los datos de los pacientes también son compatibles con un efecto directo en la tasa de gluconeogenésis, ya que la BSE redujo la glucosa en ayuno y la HbA1c sin ningún efecto concomitante en la RI hepática, medida como una evaluación del modelo homeostático (HOMA)–IR, índice de sensibilidad a la insulina (ISI), o concentración de glucosa a las 2 horas de la OGTT (Tabla 1). Había una relación clara entre la reducción de la glucosa sanguínea en ayuno (Δglucosa) y el decremento de la HbA1c (ΔHbA1c) en pacientes con DT2 desregulada (P = 0.019). Esta relación también era considerable después de la corrección para la HOMA-IR, ISI, y glucosa de 2 horas (P = 0.0003), lo que sugería que el cambio en HbA1c era causado principalmente por una menor glucosa sanguínea en ayuno. También estimamos el contenido graso hepático utilizando un índice de esteatosis hepática validado (48) pero no observamos efectos del BSE en este indicador (Tabla 1). El BSE no cambió el peso corporal, el IMC, los parámetros hepáticos, la concentración de colesterol, los triglicéridos en el plasma, o la concentración de hemoglobina en la sangre.

El BSE no tuvo efecto en pacientes con DT2 bien regulada. Sin embargo, sigue siendo posible que dosis más altas de SFN pudieran también afectar la RI, además del efecto directo pronunciado en la expresión de los genes de gluconeogénesis.

Fecha: 14 de junio de 2017

Link: http://stm.sciencemag.org/content/9/394/eaah4477

Science Translational Medicine  

Vol. 9, Edición 394, eaah4477

DOI: 10.1126/scitranslmed.aah4477

Autores: Annika S. Axelsson1, Emily Tubbs1, Brig Mecham2, Shaji Chacko3, Hannah A. Nenonen1, Yunzhao Tang1, Jed W. Fahey4, Jonathan M. J. Derry5, Claes B. Wollheim1,6, Nils Wierup1, Morey W. Haymond3, Stephen H. Friend5, Hindrik Mulder1 and Anders H. Rosengren1,5,7,*

MATERIALES SUPLEMENTARIOS

www.sciencetranslationalmedicine.org/cgi/content/full/9/394/eaah4477/DC1