Mecanismos moleculares implicados en las alteraciones metabólicas inducidas por la suplementación subcrónica de fructosa líquida: estrés de retículo, autofagia y resistencia a la insulina

Abstract

En las últimas décadas se ha observado un aumento muy notable de la prevalencia de enfermedades metabólicas como la obesidad, el síndrome metabólico y la resistencia a la insulina. Por ejemplo, en Estados Unidos, casi tres cuartas partes de la población adulta presentan sobrepeso u obesidad. De éstos, casi una tercera parte padecen el síndrome metabólico. En España, un estudio de la Sociedad Española para el Estudio de la Obesidad (SEEDO) realizado en el año 2000, muestra una prevalencia de la obesidad del 14.5% entre individuos de 25 a 60 años (Aranceta y col., 2003). Por otro lado, la prevalencia mundial estimada para la diabetes en la población adulta era de un 6.4% en el año 2010 y se prevé que este porcentaje aumente hasta un 7.7% en el año 2030, constituyendo la diabetes mellitus de tipo 2 el 90% de los casos (Nolan y col., 2011).

Los malos hábitos alimenticios, así como un estilo de vida sedentario, son factores que promueven la aparición de todas estas alteraciones (Johnson y col., 2007). En los últimos años se ha observado un incremento por parte de la población en la ingesta calórica total, a la vez que se ha producido un cambio en la proporción en la que algunos nutrientes forman parte de la dieta humana. En este aspecto, cabe destacar el aumento en el consumo de fructosa debido, principalmente, a su utilización como edulcorante en bebidas refrescantes (Elliot y col., 2002; Lim y col., 2010). De hecho, son muchos los estudios que relacionan este aumento en el consumo de fructosa con la aparición de enfermedades metabólicas (Gross y col., 2004; Welsh y col., 2010).

Debido a que la administración de fructosa en ratas produce unos desequilibrios metabólicos similares a los que sufren los humanos con síndrome metabólico, se ha aceptado a la rata alimentada con fructosa como un buen modelo para el estudio de este síndrome (Nagai y col., 2002).

Mediante este modelo experimental, nuestro grupo de investigación demostró cómo la administración de fructosa al 10% (peso/volumen, p/v) en el agua de bebida en ratas Sprague-Dawley durante 14 días provocaba una serie de alteraciones metabólicas, entre las que se incluyen esteatosis hepática, hipertrigliceridemia, hiperleptinemia, resistencia a la insulina e intolerancia a la glucosa (Roglans y col., 2007; Vilà y col., 2008; Rebollo y col., 2014b).

En el presente trabajo se ha profundizado en el estudio de estas alteraciones metabólicas inducidas por una ingesta de fructosa, así como los mecanismos moleculares implicados. Se ha valorado, además, el efecto que una suplementación de fructosa puede producir sobre otras vías de interés, como son el estrés de retículo endoplasmático, la inflamación o la autofagia hepática. Mediante un estudio comparativo entre una ingesta de fructosa y una de glucosa, se ha analizado el efecto exclusivo que presenta el consumo de fructosa sobre la aparición de dichas alteraciones metabólicas.

In recent decades the prevalence of metabolic diseases such as obesity, metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus has notably increased. Bad eating habits and sedentary lifestyle are factors that promote the occurrence of these disorders (Johnson et al., 2007). During the lasts years total caloric intake has increased, and also the rate at which certain nutrients are part of the human diet has changed. In this sense, the increase in fructose consumption has an important role, mainly due to its use as a sweetener in soft drinks (Elliot et al., 2002; Lim et al, 2010). In fact, many studies link the increase in fructose consumption with the onset of metabolic disorders (Gross et al., 2004. Welsh et al, 2010).

Since fructose administration in rats produces metabolic imbalances similar to those suffering in humans with metabolic syndrome, it has been accepted that rat fed with fructose as a good model for the study of this syndrome (Nagai et al., 2002).

Using this experimental model, our research group demonstrated previously how the administration of fructose at 10% (w/v) in drinking water in Sprague-Dawley rats for 14 days caused several metabolic disorders, including hepatic steatosis, hypertriglyceridemia, elevated plasmatic leptin levels, insulin resistance and glucose intolerance (Roglans et al., 2007; Vilà et al, 2008;. Rebollo et al, 2014b).

In this work we studied the metabolic alterations induced by fructose intake during 56 days in female Sprague-Dawley rats, as well as the molecular mechanisms involved. Also we assessed the effect of fructose supplementation on other pathways of interest, such as endoplasmic reticulum stress, inflammation or liver autophagy. Through a comparative study between fructose and glucose intake, we have analyzed the specific effect of the consumption of fructose on the occurrence of these metabolic alterations.