Consejo MISIAC – Parte II: Hidratos de Carbono

Las tendencias mundiales de prevalencia de obesidad y de diabetes tipo2 (DM2) han ido en aumento junto a cambios en los patrones alimentarios que muestran un consumo cada vez mayor de alimentos procesados y “ultra-procesados” con alta densidad energética.

Una característica principal de este patrón de alimentación, conocido como “dieta occidental”, es el consumo de altos niveles de hidratos de carbono refinados, en particular azúcar, y el consumo cada vez mayor de alimentos que poseen jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF).¹

Los alimentos procesados suelen tener agregado de azúcares, sodio, grasas y aditivos durante su elaboración, y se utilizan diferentes procesos para modificarlos y mejorar el aspecto, la textura, el sabor y la durabilidad, entre otros.

Repasemos la composición química de los hidratos de carbono y su clasificación para luego adentrarnos en uno de ellos que es el jarabe de maíz de alta fructosa y las consecuencias que su consumo ejerce sobre nuestra salud.

Los hidratos de carbono (HC) son fundamentales en la alimentación humana. Su importancia radica en su valor energético, su poder edulcorante y su contenido en fibra. La Organización Mundial de la Salud (OMS) y las Naciones Unidas, en su comité sobre alimentación y agricultura, han establecido una clasificación de los HC y han definido con claridad varios grupos de azúcares incluyendo la categoría de «azúcares libres».^2,3

Definición y clasificación de los hidratos de carbono:

Los hidratos de carbono (HC) son un amplio grupo de compuestos cuya característica química común es tener polihidroxialdehídos, cetonas, alcoholes o ácidos, simples o polimerizados por uniones O-glucosídicas.

Según el grado de polimerización se pueden catalogar en:

-Mono y disacáridos (los llamados azúcares). Incluyen también a la mayor parte de los polioles.

-Oligosacáridos: contienen 3 a 9 residuos unidos.

-Polisacáridos: tienen más de 9 residuos o monómeros unidos.⁴

Monosacáridos

Los monosacáridos más importantes son la glucosa y la fructosa, hexosas con grupo aldehído o cetona, respectivamente. Se encuentran libres en las frutas, en menor medida en las verduras y la miel. La fructosa es el azúcar que tiene mayor poder dulce y el más difícilmente cristalizable. La galactosa no se encuentra en forma libre en los alimentos. Es el monosacárido estructural de gangliósidos y cerebrósidos.

Cuando la glucosa se une con aminoácidos libres, en una reacción no enzimática conocida como de Maillard, modificando el color y el aroma del alimento con los procesos térmicos, fundamentalmente de tostado, horno, y frituras, se contribuye al acúmulo corporal de estos productos e influencia negativamente el sistema inmunológico innato, la respuesta inflamatoria y la resistencia a la enfermedad.

Las moléculas de larga vida media tales como el colágeno y la mielina y los tejidos de recambio pequeño como el conectivo, óseo y neural, son las principales dianas de los productos de glicación avanzada (AGEs), originando compuestos insolubles que alteran la función celular. Se han establecido asociaciones entre los AGEs con enfermedades alérgicas y autoinmunes, enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, cataratas, aterosclerosis, cáncer, diabetes mellitus de tipo 2, así como varias alteraciones endocrinas, gastrointestinales, esquelético-musculares y urogenitales.⁵

Disacáridos

La sacarosa (α-D-glucopiranosil (1 -> 2) β-D-fructofuranosa) es el único HC que, además de ingrediente en algunos alimentos, es por sí mismo un alimento (azúcar refinado obtenido de la caña de azúcar o de la remolacha). Se emplea en la elaboración de muchos alimentos a los que se incorpora para aportarles sabor dulce. Su capacidad edulcorante se utiliza como referencia para definir el dulzor de los demás azúcares.

La lactosa (β-D-galactopiranosil (1 -> 4) D-glucopiranosa), es un disacárido que de forma natural sólo se encuentra en la leche y sus derivados y representa la única fuente disponible de galactosa para el ser humano durante toda su vida.

La maltosa (α-D-glucopiranosil (1 -> 4) D-glucopiranosa) sólo es un componente habitual de los alimentos cuando se provoca la hidrólisis del almidón, como ocurre en los jarabes de maíz, arroz, trigo, etc., en la elaboración del pan, cerveza y otros alimentos amiláceos fermentados.

 

Polioles

Los denominados polioles, alditoles o azúcares alcoholes comprenden un amplio grupo de compuestos hidrogenados: sorbitol, manitol, xilitol, lactitol y maltitol. Por sus propiedades fisicoquímicas se emplean como aditivos texturizantes y edulcorantes. Al tener menor capacidad de endulzar que la sacarosa se requiere proporcionalmente mayor cantidad, por lo que también se les denomina edulcorantes voluminosos o de carga. Su absorción intestinal es lenta y en grandes cantidades (más de 50 gr en una dosis única) puede producir diarrea osmótica. La pequeña cantidad absorbida se metaboliza en el hígado y supone una pequeña fuente de energía al incorporarse a la vía glucolítica. El xilitol es utilizado en los chicles sin azúcar por no poder ser biodisponible para las bacterias cariogénicas. Los polioles se encuentran de forma natural en pequeñas cantidades en algunas frutas y hortalizas. Además, son empleados como edulcorantes en los productos recomendados para diabéticos por su difícil absorción que hace que repercutan poco en la glucemia.

Oligosacáridos

Las maltodextrinas (glucosas unidas en alfa-1,4) se obtienen de la hidrólisis del almidón. En muchos alimentos, cuando se induce la hidrólisis del almidón, sus amilasas son capaces de romper los enlaces alfa-1,4 pero no los alfa-1,6 de las ramificaciones y quedan restos de polímero glucídico sin hidrolizar, que reciben el nombre genérico de dextrinas o maltodextrinas. El organismo humano gracias a la isomaltasa o alfa-dextrinasa es capaz de romper el enlace alfa-1,6. En los alimentos aparecen maltodextrinas cuando durante su preparación se facilita la actividad de las enzimas amilásicas propios del alimento o bien se adicionan amilasas. Esto es lo que ocurre en la preparación del pan, de algunos cereales de desayuno, en los jarabes de cereales y en las maltas para la elaboración de cerveza. Actualmente distintas fórmulas artificiales específicas para diabéticos incluyen en su composición estructuras modificadas a partir de las maltodextrinas para favorecer una absorción más lenta de los HC.

Polisacáridos

El almidón es un homopolisacárido (formado por la unión de glucosa) cuya función es servir de reserva energética en las plantas superiores. Los almidones que utiliza la industria alimentaria como ingredientes proceden especialmente de cereales (maíz principalmente trigo, arroz, cebada) y de tubérculos (patatas y boniatos). El almidón crudo prácticamente no absorbe agua y es altamente indigerible, pero en caliente o cuando se cocina (en un amplio intervalo de 50 a 70^o C) se gelatiniza permitiendo el acceso a las enzimas digestivas. El grano de almidón está formado por la mezcla de dos polímeros, la amilosa y la amilopectina.

El glucógeno, como la amilopectina, es un homopolisacárido formado por moléculas de D-glucosa, unidas por enlaces alfa-1,4 y alfa-1,6. Es el material de reserva glucídico para el hombre y los animales; se almacena en el hígado y en el músculo. Su aporte con el consumo de carnes y pescados es escaso, ya que las reservas de glucógeno se agotan en la transformación del músculo en carne.

Mención aparte merecen un subgrupo de polisacáridos caracterizados por no ser degradables por las enzimas digestivas, y que componen gran parte de la fibra dietética (celulosa, hemicelulosa, pectinas, gomas y mucilagos). Los beneficios de la fibra son reconocidos, repercutiendo en la reducción del riesgo cardiovascular (RCV), la correcta función intestinal y disminución del peso. Clásicamente la definición de fibra incluía únicamente los polisacáridos, si bien hoy en día se reconoce también en el concepto de fibra los oligosacáridos, fructooligosacáridos e inulina por su papel como prebióticos.⁶

Desde el punto de vista nutricional se consideran HC no asimilables ya que llegan intactos al intestino grueso, porque las enzimas digestivas no tienen la capacidad de actuar sobre ellos. Una vez en el colon pueden ser fermentados por el microbiota produciendo ácidos grasos y por tanto pueden proporcionar energía, pero no van a repercutir en los niveles de glucosa plasmática, a diferencia de los HC asimilables, que se degradan en intestino y son absorbidos por el enterocito utilizándose como fuente de energía.

Acceso dietario a los hidratos de carbono:

De acuerdo con un estudio argentino realizado por estudiantes de nutrición se midió a través de la ingesta de bebidas azucaradas el consumo de JMAF en la población.

 El 57,66% de la población no leía el rotulado de las bebidas que consumía. El porcentaje restante, al leer la información fijaba su atención principalmente en calorías y azúcares. El 74,19% de la población no había escuchado hablar del JMAF.⁷ En este estudio se evaluó el consumo en diferentes edades de JMAF (tabla 1). Como puede verse, el consumo de fructosa proveniente de bebidas azucaradas supera las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud, especialmente en niños y adolescentes.⁸ Además, se tabuló el contenido de fructosa de diferentes bebidas de consumo frecuente (tabla 2).

Jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF)

Según el Código Alimentario Argentino (CAA) el JMAF es el producto obtenido de la hidrólisis del almidón y diferentes procesos enzimáticos, compuesto por fructosa y glucosa en forma de monosacáridos independientes, mezclados en diferentes concentraciones.

No existe naturalmente en los alimentos, sino que es obtenido a partir de un proceso industrial: se realiza la hidrólisis completa del almidón de maíz para obtener jarabe de glucosa, luego una parte de la glucosa es transformada en fructosa libre por isomerización enzimática. El JMAF surge inicialmente como JMAF 42 (42% de fructosa, 53% de glucosa y 5% de otros azúcares) utilizado en la elaboración de productos horneados.

Luego surge el JMAF 55 (55% de fructosa, 41% de glucosa y 4% de otros azúcares) se utiliza actualmente para endulzar las bebidas azucaradas (jugos concentrados, jugos en polvo, gaseosas, aguas           saborizadas). Aunque a menudo se estima que el contenido de fructosa es de 55%, es  difícil cuantificar el contenido real de JMAF en los alimentos por falta de especificación en las etiquetas.

El objetivo de su creación fue obtener un endulzante calórico de bajo costo y alto rendimiento (aporta 4 kcal/g), debido a que el poder endulzante de la fructosa es mayor que el de la sacarosa y de la glucosa. Otro de los motivos de su creación fue la creencia (errónea) de que la fructosa podría ser el “azúcar  de los diabéticos” (porque al no estimular directamente la secreción de insulina, presenta un menor índice glucémico).

El JMAF posee otras utilidades en la industria alimenticia como prolongar la vida útil, potenciar el sabor, mejorar la textura, capacidad de    fermentabilidad e higroscopicidad (disecante: absorbe humedad) y la sinergia con otros endulzantes genera una mezcla más dulce que la que se obtendría por los componentes individuales. Por todas estas propiedades es que se lo utiliza en diversos productos como lácteos, frutas y hortalizas procesadas, carnes, panificación, confitería, heladería, y, mayormente, en las bebidas (jugos, gaseosas, etc.).⁹

El JMAF es un aditivo más de los productos ultra procesados como snacks, galletitas, golosinas, productos de panadería y pastelería, y alimentos envasados preelaborados o listos para consumir.

El 86% de la producción de maíz es transgénica y los argumentos empresariales e institucionales a favor de este tipo de producción indican que la principal ventaja sería prevenir las pérdidas causadas por plagas. Diferentes estudios establecen una asociación entre este tipo de producción y efectos dañinos en la salud humana.¹⁰

El JMAF surge en Estados Unidos en 1967, para el año 2000 representaba un 42% del total de edulcorantes calóricos. El consumo en Argentina también ha ido en aumento, el JMAF se encuentra en el 90% de las bebidas sin alcohol y en el 10% de los aperitivos. Ha llegado a reemplazar a la sacarosa en diversas aplicaciones industriales. Además, hay gran diferencia entre las proporciones que se consumen de sus fuentes naturales como frutas y miel donde la cantidad de fructosa es mucho menor.

Estados Unidos es el principal productor mundial de edulcorantes, siendo productor de: azúcar de caña, azúcar de remolacha, jarabes de glucosa, dextrosa, edulcorantes no calóricos y JMAF. Dentro de América Latina, Argentina es el mayor productor de JMAF 42 y 55.

De acuerdo con una investigación realizada en febrero del 2013, los productos alimenticios con contenido de JMAF incluyen múltiples bebidas con y sin alcohol, galletitas y panes, enlatados, yogures, golosinas y mermeladas. ⁹

Cabe destacar la presencia de JMAF en productos que, a simple vista,  no se sospecharía que lo contengan, como productos dietéticos que presentan JMAF en su composición (ej.: algunos yogures bebibles y los que tienen colchón de frutas); mermeladas dietéticas (reducidas en su composición de azúcar y calorías) que utilizan fructosa como endulzante de los mismos. La línea Coca Cola declaró que utiliza el JMAF como ingrediente de la mayor parte de sus productos, pero no lo hace en el rótulo propiamente dicho (aunque se conoce que sí lo contiene). Otros productos con JMAF son las golosinas que por estar empaquetados en envases muy pequeños (aquellos cuya superficie visible para el rotulado sea menor o igual a 100 cm²) se encuentran exentos del rotulado nutricional, con lo cual representan una fuente más de JMAF que no siempre se conoce.

La evidencia actual sostiene que los efectos “negativos” de la fructosa y del JMAF serían dosis-dependientes, y estaría dado por el mayor consumo que se detecta en la actualidad, principalmente por la incorporación de JMAF a gran variedad de productos alimenticios.

Absorción y metabolismo de la fructosa:

La fructosa se absorbe en duodeno y yeyuno a través de un transportador específico: el GLUT 5, y en menor medida por el GLUT 2. Luego para ingresar a las células, utiliza los GLUT 5 (en células del hígado) que son independientes de insulina, y los GLUT 2 (en célula beta del páncreas y cerebro) que dependen del nivel de glucosa en sangre. Los GLUT 2 tienen menor afinidad por la fructosa, lo que podría explicar el menor estímulo sobre la secreción pancreática de insulina que se genera en comparación al estímulo generado por la glucosa.

Cuando se ingieren grandes cantidades de fructosa, aumenta también  su absorción (posible adaptación fisiológica); y cuando la fructosa es consumida junto con glucosa, su absorción es estimulada por la absorción de esta última. Una vez en el hígado la fructosa es fosforilada y derivada a la vía de la glucólisis y, en el estado postprandial, el nivel energético elevado estimula la formación de Acetil CoA en el hígado (glucólisis aeróbica). El Acetil CoA será el sustrato para la síntesis de ácidos grasos, formando luego triacilglicéridos  (TAGs), así como también, en estado de saciedad, será utilizado para la formación de colesterol. Los lípidos formados serán exportados en forma de lipoproteínas (VLDL) contribuyendo a su aumento en sangre, y en consecuencia también el aumento de LDL.

La diferencia entre el metabolismo de la fructosa y el de la glucosa se encuentra en que esta última presenta punto de regulación, en cambio la fructosa entra en la vía glucolítica y no presenta regulación, con lo cual no hay freno a la glucólisis, produciéndose constantemente Acetil CoA que se deriva (en parte) a la producción de TAGs y colesterol. Es por este mecanismo  metabólico que, al consumir fructosa en elevada cantidad, se promueve el aumento de la síntesis de lípidos (lipogénesis) con aumento de los niveles plasmáticos de TAGs y colesterol, y el desarrollo a largo plazo de insulino-resistencia.

 

Jarabe de maíz de alta fructosa y enfermedad:

JMAF y su relación con el desarrollo de sobrepeso-obesidad:

El sobrepeso y la obesidad, principalmente abdominal, son factores de riesgo para el desarrollo de insulino-resistencia, que puede luego desencadenar el desarrollo de DM2. La regulación del balance energético se lleva a cabo mediante la señalización por diversos péptidos en el sistema nervioso central, entre los cuales se destacan la insulina, leptina y posiblemente la ghrelina.

La leptina es una hormona anorexígena (inhibe la ingesta) producida en su mayoría por las células del tejido adiposo, inhibe la ingesta e incrementa el gasto energético. Cuando la cantidad de grasa en los adipocitos aumenta, se libera leptina en el flujo sanguíneo, la cual llega al hipotálamo e informa que las reservas corporales se encuentran elevadas, inhibiendo así el apetito. La secreción de leptina también está influenciada por la insulina, la cual estimula su liberación por parte del adipocito (como mecanismo regulador). Una dieta con alto contenido en fructosa produce menor secreción de insulina, lo que reduce los niveles de leptina circulantes y, como consecuencia, la inhibición sobre el apetito será menor que si se consumiera igual cantidad de glucosa.

La ghrelina es una hormona orexígena, sintetizada fundamentalmente por el estómago y liberada a la sangre ante situaciones de hipoglucemias (una a dos horas antes de la ingesta de alimentos). Actúa sobre el hipotálamo estimulando el inicio de la ingesta, y sus concentraciones disminuyen entre una a tres horas luego del consumo de glucosa. La fructosa no puede atravesar la barrera hematoencefálica de la misma manera que lo hace la glucosa, es por ello que, tras la ingesta prolongada de altas cantidades de fructosa, no se observa la misma supresión del apetito en el sistema nervioso central, y continua la ingesta. La alteración de los diferentes mecanismos que regulan la ingesta no sería significativa si los niveles consumidos fueran bajos, como con la ingesta de fructosa libre (natural) presente en las frutas, o en la miel.

Otro factor de importancia es el elevado consumo de fructosa principalmente a expensas de bebidas azucaradas. Al tratarse de sustancias en estado líquido, a diferencia de los sólidos, las señales de saciedad se retardan, lo que lleva a que la ingesta sea mayor (en comparación con su equivalente en sólidos) y, por lo tanto, a que el aporte de calorías y de fructosa también sea mayor.

Asociación entre el consumo elevado de JMAF y el desarrollo de insulino-resistencia y DM2

El consumo elevado de JMAF genera mayor lipogénesis, desarrollando, a largo plazo, un estado de insulino-resistencia que es compensado con hiperinsulinismo por diferentes mecanismos:

-El aumento del tejido adiposo, sumado a la ingesta elevada de fructosa (por su metabolización), generará mayor cantidad de ácidos grasos libres, lo que disminuye la sensibilidad a la insulina, tanto hepática como muscular

-La adiponectina es una hormona insulino-sensibilizante, producida por el tejido adiposo que inhibe la adhesión de monocitos. La adhesión de monocitos en el endotelio vascular es el primer paso de la aterogénesis. Su concentración plasmática disminuye a medida que aumenta la cantidad de masa grasa, esto disminuye su función y además contribuye al desarrollo de resistencia a la insulina.

-El consumo de fructosa proveniente tanto de la sacarosa como del JMAF, se ha vinculado no sólo a las anormalidades metabólicas relacionadas con la diabetes, sino también a las complicaciones de esta enfermedad como el daño generado en los órganos blanco.

-El consumo de fructosa contenida en bebidas con JMAF se asocia al desarrollo de enfermedad renal en Niveles de fructosa postprandiales elevados están asociados a retinopatía en pacientes con DM2, y en animales, se ha comprobado que, es el componente de la sacarosa lo que conduce a la retinopatía.¹¹

Consideraciones generales

En la siguiente tabla, resumo las recomendaciones en las que el clínico y cardiólogo deben basarse para orientar a sus pacientes respecto del consumo de hidratos de carbono.

–    El consumo de JMAF a partir de bebidas azucaradas representa uno de los mayores aportes de hidratos de carbono simples en la alimentación actual, superando la recomendación establecida por la OMS para dichos azúcares.

–       Diversos estudios han sugerido que los habitantes de países que utilizan JMAF como edulcorante alternativo poseen mayor riesgo de desarrollar obesidad y Diabetes Mellitus.

–       Se han establecido asociaciones entre los productos finales de glicación avanzada (AGEs) con enfermedades alérgicas y autoinmunes, enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, cataratas, aterosclerosis, cáncer, diabetes mellitus de tipo 2, así como varias alteraciones endocrinas, gastrointestinales, esquelético-musculares y urogenitales.

–       El rotulado en las etiquetas alimentarias no siempre reporta la cantidad de estos azúcares, especialmente en alimentos que no son dulces.

–       La educación por parte de los profesionales de la salud sobre los efectos que genera el JMAF es un pilar fundamental para que esta información sea recibida por todas las personas y, principalmente, por aquellos pacientes que poseen Diabetes Mellitus.

REFERENCIAS

1-Gómez Candela C, Palma Milla S. Una visión global, actualizada y crítica, del papel del azúcar en nuestra alimentación. Nutr Hosp 2013; 28 (4):1-4.

2-Food and Agricultural Organization/World Health Organization (FAO/WHO). Carbohydrates in human nutrition. Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation. FAO Food Nutr Pap 1998; 66:1-140.

3-Mann J, Cummings JH, Englyst HN, Key T, Liu S, Riccardi G, et al. FAO/WHO Scientific Update on carbohydrates in human nutrition: conclusions. Eur J Clin Nutr 2007; 61: S132-7.

4-Plaza-Díaz J, Martínez Agustín O, Gil Hernández G. Los alimentos como fuente de mono y disacáridos: aspectos bioquímicos y metabólicos. Nutr Hosp 2013; 28 (4):5-16.

5- Bengmark R, Gil A, Productos finales de la glicación y de la lipoxidación como amplificadores de la inflamación: papel de los alimentos. Nutr Hosp 2007; 22 (6):625-40.

6-Slavin J. Fiber and Prebiotics: Mechanisms and Health Benefits. Nutrients 2013; 5: 1417-35.

7-Encuesta Nacional de Factores de Riesgo 2005: resultados principales. Prevalencia de factores de riesgo de enfermedades cardiovasculares en la Argentina. Scientific Electronic Library online. scielo. Disponible en: http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1850-37482007000100005 . Consultado el 29/10/2015.

8 Alessandro CG, Basili PA, Diz M, Fantini SA. “¿El consumo de fructosa proveniente de bebidas azucaradas supera las recomendaciones de hidratos de carbono simples?”. Trabajo final de grado, Universidad de Buenos Aires, 2014.)

9-Alonso N, Blazques L, Russo F, Zarria G, Jarabe de maíz de alta fructosa ¿Un glúcido oculto que implica riesgos para la salud?”, año 2013

10-Avila L, Higa Kambara M, Magnífico A, Orsino V, Tagliotti C, “Jarabe de maíz de alta fructosa, un aditivo transgénico”, marzo de 2015

11-Added Fructose, A Principal Driver of Type 2 Diabetes Mellitus and Its Consequences. Disponible en: http://www.mayoclinicproceedings.org/article/S0025-6196(15)00040-3/fulltext.Año ,2015