FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS ESCUELA PROFESIONAL Y

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

ESCUELA PROFESIONAL Y ACADEMICA DE BIOLOGIA

“DETERMINACION DE LOS EFECTOS DE LA CAFEINA SOBRE LOS NIVELES DE

GLUCOSA EN SANGRE DE Rattus norvegicus variedad Sprague Dawley, AREQUIPA

2017.”

Tesis presentada por la Bachiller:

Yeremy Lourdes Sanz Quintanilla

Para optar el Título Profesional de Biólogo

Asesor: Dr. Henry Díaz Murillo

AREQUIPA- 2018

……………………………………………………..

Dr. Henry Díaz Murillo

Asesor

JURADOS

.....................................................................

Dr. Benjamín José Dávila Flores

Presidente

…………………………………………………..

Dr. Walter Colque Rondon

Secretario

……………………………………………………

Dr. Henry Díaz Murillo

Integrante

DEDICATORIA

A Dios por haberme acompañado en todo el

camino para lograr este objetivo, desafiando los

riesgos y sonriendo a las dificultades.

A mis queridos padres Miguel y Lourdes por su

gran amor y apoyo, me enseñaron que para el

camino a la superación no existen los limites.

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Nacional de San Agustín, por haberme dado la

oportunidad de formarme como profesional.

A mi asesor Henry Díaz Murillo, por su apoyo en la realización del presente

trabajo.

A mi mejor amiga Lucia Linares Cheneaux y mi amigo Jean Paul Ludeña

Choez por su amistad incondicional, paciencia, aliento moral y por haberme

apoyado en la realización de mi trabajo.

A mi tía Elita Quintanilla de Barreda y a mi prima Sandra Barreda

Quintanilla por su aliento y apoyo en la realización del presente trabajo.

INDICE

RESUMEN

ABREVIATURAS

INTRODUCCION

OBJETIVOS

CAPITULO I: MARCO TEORICO

1. Cafeína .................................................................................................................. 1

1.1. Efectos fisiológicos de la cafeína ......................................................................... 1

1.2. Metabolismo y farmacocinética de la cafeína........................................................ 2

2. Glucosa ................................................................................................................. 5

2.1. Glucemia ............................................................................................................. 5

2.2. Índice glucémico .................................................................................................. 5

2.3. Diabetes .............................................................................................................. 6

3. Insulina ................................................................................................................... 6

3.1. Estructura y síntesis de la insulina ....................................................................... 7

3.2. Regulación de la secreción de la insulina ............................................................ 8

3.3. Mecanismo de acción de la insulina .................................................................. 11

3.4. Acciones de la insulina ...................................................................................... 13

3.5. Fitopatología de la insulina ................................................................................ 15

4. Páncreas ............................................................................................................. 17

4.1. Páncreas exocrino ............................................................................................. 17

4.1.1. Estructura de las glándulas exocrinas pancreáticas ....................................... 17

4.1.2. Formación de la secreción pancreática ........................................................... 18

4.1.3. Efecto del ritmo de flujo sobre la composición del jugo pancreático ............... 20

4.1.4. Regulación de la secreción pancreática ......................................................... 21

4.2. Páncreas endocrino ........................................................................................... 25

5. Hígado ................................................................................................................. 26

5.1. Metabolismo y descodificación .......................................................................... 26

5.2. Metabolismo y síntesis de proteína .................................................................... 28

5.3. Excreción de productos de desecho liposolubles ................................................ 28

5.4. Riesgo sanguíneo ............................................................................................... 29

5.4.1. Circulación enterohepática ............................................................................. 30

5.5. Parénquima y sinusoides hepáticos ................................................................... 31

5.5.1. Hepatocitos .................................................................................................... 31

5.5.2. Células de Kupffer ......................................................................................... 32

5.5.3. Endotelio sinusoidal ....................................................................................... 33

5.5.4. Espacio de Disse ........................................................................................... 33

5.6. Vías biliares y vesícula biliar .............................................................................. 34

CAPITULO II: MATERIALES Y METODOS

1. Lugar y fecha de ejecución .................................................................................. 36

2. Animales de estudio o material biológico ............................................................. 36

3. Muestra ............................................................................................................... 36

4. Equipo requerido ................................................................................................. 36

5. Tipo de estudio .................................................................................................... 37

6. Protocolo ............................................................................................................. 37

7. Variables ............................................................................................................. 37

8. Diseño experimental ............................................................................................ 38

9. Procedimiento y análisis de laboratorio ................................................................ 38

9.1. Dosaje ............................................................................................................... 38

9.2. Extracción de la muestra de sangre ................................................................... 39

9.3. Metodología para la determinación de la glucosa .............................................. 41

9.4. Preparaciones histológicas ................................................................................ 41

9.4.1. Sacrificio ........................................................................................................ 41

9.4.2. Técnica histológica ........................................................................................ 43

9.5. Análisis estadístico ............................................................................................ 46

CAPITULO III: RESULTADOS

1. Efecto de la cafeína sobre el nivel de glucosa ..................................................... 47

2. Estudio histopatológico de hígado ....................................................................... 57

3. Estudio histopatológico de páncreas .................................................................... 61

CAPITULO IV: DISCUSION ............................................................................................ 65

CONCLUSIONES ............................................................................................................ 67

RECOMENDACIONES .................................................................................................... 68

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 69

PAGINAS WEB ................................................................................................................ 73

ANEXOS ......................................................................................................................... 74

INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1: Estructura de proinsulina porcina .................................................................... 8

FIGURA 2: Estructura del receptor de insulina ................................................................ 12

FIGURA 3: Mecanismo de la secreción pancreática ......................................................... 23

FIGURA 4: Relación entre la composición del jugo pancreático y el ritmo del flujo

pancreático .................................................................................................... 24

FIGURA 5: Regulación de la secreción pancreática ........................................................ 24

FIGURA 6: Esquema de la circulación esplácnica en condiciones de ayuno .................... 30

FIGURA 7: Interrelación de los principales tipos de células que constituyen el hígado ... 32

FIGURA 8: Anatomía funcional del sistema biliar ............................................................ 35

FIGURA 9: Extracción de la muestra de sangre, paso 1 .................................................. 39

FIGURA 10: Extracción de la muestra de sangre, paso 2 ................................................ 40

FIGURA 11: Glucometría ................................................................................................ 41

FIGURA 12: Campana de vidrio ....................................................................................... 42

FIGURA 13: Corte con bisturí para extraer órganos ......................................................... 42

FIGURA 14: estructura de hígado del tratamiento 1 (control) de Rattus norvergicus var.

Sprague Dawley, Hematoxilina eosina ( 200X H/E) ...................................... 57

FIGURA 15: Estructura de higado del Tratamiento 2 de cafeina (25 mg /Kg/dia) de Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley, Hematoxilina eosina (400X H/E) ................ 58

FIGURA 16: Estructura de higado del Tratamiento 3 con cafeina (75mg/Kg/dia) de Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley ( 400X H/E) ............................................... 59

FIGURA 17: Estructura de higado del Tratamiento 4 con cafeina (100 mg/Kg/dia) de

Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, Hematoxilina eosina ( 400X H/E) ... 60

FIGURA 18: Estructura de pancreas de tratamiento 1 (control) de Rattus norvegicus var.

Sprague dawley, Hematoxilina eosina ( 200X H/E) ....................................... 61

FIGURA 19: Estructura de pancreas de tratamiento de cafeina de Rattus norvegicus var.

Sprague Dawley con 50mg/Kg/dia de cafeina, Hematoxilina eosina ( 400X

H/E) ............................................................................................................... 62


Sprague Dawley con 75mg/Kg/dia de cafeina, Hematoxilina eosina ( 200X

H/E) ............................................................................................................... 63


Sprague Dawley con 100mg/Kg/dia de cafeina, Hematoxilina eosina (200X

H/E) ............................................................................................................... 64

INDICE DE CUADROS

CUADRO 1: Estructura de proinsulina................................................................................ 8

CUADRO 2: Estructura del receptor de insulina .............................................................. 12

CUADRO 3: Mecanismo de la secreción pancreática ....................................................... 23

CUADRO 4: Relación entre la composición del jugo pancreático y el ritmo del flujo

pancreático .................................................................................................... 24

INDICE DE TABLAS

TABLA 1: Determinación de Glucosa Basal en Rattus norvegicus variedad Sprague

Dawley. .................................................................................................................. 47

TABLA 2: Determinación de los niveles de glucosa en Rattus norvegicus variedad

Sprague Dawley con diferentes concentraciones de cafeína (50, 75, 100mg/ kg/ día) a los

7 días de tratamiento. ............................................................................................... 49



14 días de tratamiento. ............................................................................................. 51







INDICE DE GRAFICOS

GRAFICO 1: Determinación de Glucosa Basal en Rattus norvegicus variedad Sprague

Dawley. .................................................................................................................. 48

GRAFICO 2: Niveles de glucosa en Rattus norvegicus variedad Sprague Dawley con

diferentes concentraciones de cafeína (50, 75, 100mg/ kg/ día) a los 7 días de tratamiento.

............................................................................................................................... 50


diferentes concentraciones de cafeína (50, 75, 100mg/ kg/ día) a los 14 días de

tratamiento. .............................................................................................................. 52



tratamiento. .............................................................................................................. 54



tratamiento. .............................................................................................................. 56

RESUMEN

La cafeína ingerida en cantidades elevadas produce que los niveles de glucosa en sangre

se eleven, pero el consumo prolongado trae como consecuencia la disminución de estos

niveles. El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la cafeína sobre los niveles

de glucosa en Rattus norvegicus variedad Sprague Dawley. Fueron examinados cuatro

grupos conformados por 6 especímenes cada uno a los que se les sometió a 3 diferentes

dosis de cafeína (50mg, 75mg, 100mg) y un grupo control, por un periodo de 28 días, con

evaluaciones cada 7 días, dichas evaluaciones se realizaron de enero a marzo del 2017.

La extracción de la muestra de sangre se obtuvo de la cola de las ratas, después iniciado

el tratamiento para realizar la glucometria.

Los resultados muestran que en los tratamientos 2 (50mg) y 3 (75mg) los niveles de

glucosa en sangre se elevaron, mientras que en el tratamiento 4(100mg) hubo una

disminución en los niveles de glucosa; lo que indicaría que al consumir elevadas dosis de

cafeína la cantidad de glucosa en sangre disminuye.

La cafeína provoco una disminución significativa (p>0.05) en los niveles de glucosa, a los

en el Tratamiento 4 (100mg/Kg/día) a los 28 días, disminuyo hasta 55.33 mg/dl, en Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley

La cafeína en dosis de 50, 75 y 100mg/Kg/día al final del tratamiento provocaron

congestión y dilatación de los sinusoides hepáticos y una alteración de la citoarquitectura

de los hepatocitos, mientras que en el páncreas no hubo alteración en la citoarquitectura.

PALABRAS CLAVES: Cafeína, Glucosa, Rattus, Insulina.

ABREVIATURAS

DM: Diabetes Mellitus.

DM2: Diabetes Mellitus Tipo 2.

IL6: Interleucina 6.

IL8: Interleucina 8.

NEFA: Ácidos grasos no esterificados.

GLUT 2: Transportadores de glucosa 2.



IG: Índice glucémico.

INTRODUCCION

La cafeína es la droga psicoactiva más extensamente usada en todo el mundo, aunque

este consumo varía entre los distintos países. Por ejemplo, los habitantes de los países

nórdicos son los principales consumidores de café: en Finlandia, una persona consume

12Kg de café por año. En Dinamarca y Noruega 9Kg/año y en Suecia 8.5Kg/año; le

siguen Holanda, Bélgica y Alemania con 8Kg/año. (Donovan y De Vane, 2001)

En los Estados Unidos, el consumo del café por habitante es de 4Kg/año y en Inglaterra

de 2.5Kg/año, etc. (Internacional Coffee Organization, 2008). Como un psicoestimulante,

la cafeína no es muy costosa, es fácilmente disponible y socialmente aceptable. Su uso

ocasiona tolerancia farmacológica, dependencia y cuando es descontinuada

abruptamente se presenta un síndrome desagradable de abstinencia. La cafeína ejerce

efectos farmacológicos en múltiples sistemas orgánicos del cuerpo (Benowitz, 1990).

Las metilxantinas son compuestos nitrogenados pertenecientes a la familia de las purinas

que se encuentran presentes en más de 100 variedades de plantas. Las metilxantinas

más comunes son la cafeína, la teofilina o teína y la teobromina que se encuentran en las

variedades de plantas: Coffea arabica, Camelia sinensis y Teobroma cacao, presentes en

el café, el té y el cacao, respectivamente.

Las metilxantinas actúan como alcaloides. Esto se refiere a que tienen la capacidad de

estimular el sistema nervioso central en varias formas. De esta manera, la cafeína, la

teobromina y la teofilina, son los psicoestimulantes más consumidos en el mundo. (1)

Las metilxantinas se obtienen por dos vías: la primera es a través de los alimentos y la

segunda es como producto metabólico de las metilxantinas de la dieta. La cafeína ingresa

al organismo exclusivamente por los alimentos consumidos mientras que la teofilina y la

teobromina pueden obtenerse de los alimentos, pero también se producen

endógenamente como resultado del metabolismo de la propia cafeína. (1)

Las metilxantinas contienen en su estructura química un determinado número de grupos

metilo y es esta característica lo que permite su clasificación. De esta manera, la cafeína

contiene en su estructura tres grupos metilo, por lo que se llama trimetilxantina. La

teofilina y la teobromina sólo tienen dos grupos metilo en su estructura, por lo que llaman

dimetilxantinas. (1)

Las metilxantinas que únicamente tienen un grupo metilo en su estructura se llaman

monometilxantinas, sin embargo, este tipo de metilxantinas no se encuentra en los

alimentos y la forma en que se presentan en el organismo es como producto metabólico

de las di y trimetilxantinas. (1)

Cuando cualquier tipo de metilxantina se oxida, se forman otros compuestos que

pertenecen también al grupo de los compuestos nitrogenados que se llaman ácidos

metilúricos y son los productos de desecho de las metilxantinas y se excretan por vía

renal. Las metilxantinas ejercen su función en diversas partes del organismo como el

aparato gastrointestinal, el sistema cardiovascular, el aparato músculo esquelético y el

sistema nervioso central, entre otros. Sin embargo, el mayor efecto lo realizan en el

sistema nervioso central al activarlo. (1)

La forma en que las metilxantinas estimulan al sistema nervioso central sucede por efecto

del bloqueo de los receptores específicos de adenosina A1 y A2a. Estos receptores se

encuentran distribuidos en varias partes del cuerpo, pero resalta su distribución en el

sistema nervioso central. Los receptores de adenosina A1 se encuentran en el

Hipocampo, la corteza cerebral, los nucleos talamicos y estriado y en el globo palido; el

mecanismo de acción de los receptores A1 es inhibir la liberación de neurotransmisores.

Los receptores de adenosina A2a se encuentran en el cuerpo estriado dorsal y ventral y

en el tubérculo olfatorio y su mecanismo de actuación es oponerse a la acción de la

dopamina. (1)

La adenosina es un nucleósido de purina, es decir, muy parecida estructuralmente a las

metilxantinas. La adenosina se forma y se libera fisiológicamente en estados de estrés

oxidativo e hipoxia y es un inhibidor general del sistema nervioso central, produce

sedación, relajación y ansiólisis. La adenosina, además, ejerce un control inhibitorio sobre

la liberación de ciertos neurotransmisores, por ejemplo: glutamato, dopamina y

acetilcolina, los cuales participan en el control motor y la regulación emocional, entre otras

muchas otras funciones. (1)

Las metilxantinas bloquean los receptores específicos de adenosina A1 y A2a, lo que

produce efectos contrarios a los que ejerce la adenosina sobre los mismos receptores;

este es el mecanismo por el cual las metilxantinas potencian la atención, la concentración,

el estado de alerta y el mejoramiento en el rendimiento físico y mental. Cabe resaltar la

acción de las metilxantinas sobre la dopamina: el consumo de metilxantinas potencia la

neurotransmisión dopaminérgica en todo el sistema nervioso central. (1)

Todas las metilxantinas, incluyendo la cafeína, comparten la acción de relajar el musculo

liso, estimular el sistema nervioso central (SNC) y producir diuresis. La cafeína es también

un broncodilatador (Gong et al. 1986).

La cafeína se une a los receptores de adenosina y, por su parte, la adenosina juega un

papel fisiológico en la inhibición de la lipolisis, la cual podría estar determinada por el

antagonismo del receptor de la adenosina (Higdon y Frei, 2006).

Dependiendo del consumo del café (es decir, del número de tazas y la cantidad de café

contenido en las mismas), se ha reportado un efecto protector en enfermedades como

Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2) (Gramham et al. 2001; Feinberg et al. 2008), demencia

senil y enfermedad de Parkinson (Ross et al. 2000).

En Estados Unidos, una taza de café americano (regular) es de 8 onzas equivalentes a

240ml y contiene 137mg de cafeína/taza (Donovan y De Vane, 2001), mientras que en

Europa una taza de café expreso es de 5 onzas, equivalentes a 150ml y a 125mg de

cafeína (Cheraskin y Ringsdorf, 1967; 1968).

Una taza de café instantáneo descafeinado posee 60 mg; un té de hojas o de bolsa

contiene 30mg de cafeína y el té instantáneo 20mg. Asimismo, un vaso de refresco

(200ml) contiene entre 20-60mg de cafeína (Donovan y De Vane, 2001).

En Europa, la población adulta consume un promedio de 250mg diarios, equivalentes a

dos tazas de café expreso (100- 400mg de cafeína). En Dinamarca, Finlandia, Noruega y

Suecia, el consumo de cafeína por persona llega a 400 mg al día. (Internacional Coffee

Organization, 2008).

En América Latina el consumo de cafeína por persona fluctúa, en promedio, entre los

300mg al día. Tras el consumo de una cantidad de café equivalente a 5 Oz de café

expreso, se presenta un modesto incremento (5- 10mm/Hg) de la presión sanguínea. Las

personas que ocasionalmente consumen cafeína son más afectadas, mientras los

consumidores frecuentes de cafeína pueden presentar ligeros cambios en la presión

sanguínea. (Higdon et al. 2006)

Los efectos del café sobre la diabetes mellitus han sido investigados en hombres y

mujeres a través de estudios de epidemiologia, de clínica y de investigación básica

(Tuomilehto et al. 2004; Van Dam y Hu, 2005).

Para reducir el efecto de DM2 se han empleado diferentes fármacos, como es el caso de

la metformina, la cual es una biguanida ampliamente empleada en el tratamiento de DM2

y del síndrome metabólico; sin embargo, el uso de estos fármacos resulta costoso. (Flagg

et al. 2010)

Por otro lado, el papel del café en relación con la disminución del riesgo de presentar DM

ha sido investigado recientemente. Un estudio de meta- análisis de Van Dam y Hu (2005)

mostro una asociación directa entre la ingesta de café a largo plazo y la reducción del

riesgo de presentar DM.

Es importante mencionar que paradójicamente la administración de cafeína a sujetos

adultos sanos disminuye la sensibilidad a la insulina y tiende a elevar el nivel de glucosa

en sangre con experimentos de corto tiempo (efectos agudos de la cafeína). Por ejemplo,

reportaron que la glucosa se elevó a partir de 91 +/- 6 a 94+/- 8 mg/dl a las dos horas de

haber sido administrada a sujetos sanos, lo cual estadísticamente no resulto ser

significativo. (Cheraskin y Ringsdorf, 1967,1968).

Se han reportado estudios sobre la asociación entre el consumo del café y la reducción

del consumo de DM2 (Van Dam y Hu, 2005). Además Hino et al. (2005) reportaron que en

personas japonesas la ingesta habitual del café está asociada con una disminución del

riesgo de presentar el síndrome metabólico.

Por otra parte, Tuomilehto et al. (2001; 2004) y Kagami et al. (2008) afirman que la

cafeína podría proteger a la célula β pancreática in vivo por su efecto antioxidante;

previniendo su disfunción y por lo tanto preservando las reservas de insulina. Además, por

lo que se conoce de los estudios básicos de la cafeína, esta disminuye la producción de

radicales libres, al tener una acción antioxidante.

Por otro lado, la cafeína suprime las citocinas pro-inflamatorias, entre las que se

encuentra la IL-8 (Horrigan et al. 2004; Kempf et al. 2010).

Se ha tratado de dilucidar el mecanismo de la resistencia a la insulina, que se debe a la

disminución de fosforilacion de la tirosina cinasa intracelular, lo que promueve la

fosforilacion de la tirosina cinasa y del receptor (Shafrir y Ziu, 1998; Shafrir et al. 1999). En

resumen, estudios previos indican que los efectos a largo plazo (al menos una semana de

administración diaria) de la cafeína se resumen de la siguiente manera:

Reduce el riesgo de padecer diabetes (presencia de hiperglucemia) en personas que

consumen café (Van Dam y Hu, 2005; Van Dam et al. 2006). La cafeína suprime la

producción de las citosinas pro inflamatorias (Horrigan et al. 2004) y posee una

significativa actividad antioxidante.

Por último, la cafeína incrementa el AMP proteína cinasa intracelular favoreciendo así la

fosforilacion de los receptores y transportadores (Egawa et al. 2010; Zheng et al. 2001).

La contra del café (El efecto contrario del café) sería de que la cafeína eleva el nivel del

azúcar en la sangre, muy malo para todos aquellos diabéticos. Investigaciones han

determinado que aquellas personas que sufren la diabetes más común pueden controlar

mejor su nivel de azúcar en la sangre si disminuyen el consumo de cafeína. (Van Dam y

Hu, 2005).

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar el efecto de la cafeína sobre el nivel de glucosa en sangre de Rattus

norvegicus variedad Sprague Dawley.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar el efecto de la administración oral de cafeína (50 ,75 y 100 mg/Kg/día)

sobre el nivel de glucosa en sangre de Rattus norvegicus variedad Sprague

Dawley.

.

Evaluar el efecto de la cafeína (50 ,75 y 100 mg/Kg/día) sobre la histología de

páncreas e hígado de Rattus norvegicus variedad Sprague Dawley.

1

CAPITULO I

MARCO TEORICO

1. CAFEÍNA

La cafeína es la droga psicoactiva más extensamente usada en todo el mundo

(Donovan y De Vane, 2001), aunque este consumo varía entre los distintos países.

Por ejemplo, los habitantes de los países nórdicos son los principales

consumidores de café: en Finlandia, una persona consume 12 Kg de café por año.

En Dinamarca y Noruega 9 Kg/año y en Suecia 8.5 Kg/año; le siguen Holanda,

Bélgica y Alemania con 8 Kg/año. En los Estados Unidos el consumo de café por

habitante es de 4 Kg/año y en Inglaterra de 2.5 Kg/año, etc. (Internacional Cofee

Organization, 2008).

Como un psicoestimulante la cafeína no es muy costosa, está fácilmente

disponible y es socialmente aceptable. Su uso ocasiona tolerancia farmacológica,

dependencia, y cuando es descontinuada abruptamente se presenta un síndrome

desagradable de abstinencia (Benowitz, 1990). La cafeína ejerce efectos

farmacológicos en múltiples sistemas orgánicos en el cuerpo.

1.1. EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA CAFEÍNA

Todas las metilxantinas, incluyendo la cafeína, comparten la acción de relajar al

músculo liso, estimular el sistema nervioso central (SNC) y producir diuresis. La

cafeína es también un broncodilatador (Gong et al. 1986). La cafeína se une a

los receptores de adenosina y, por su parte, la adenosina juega un papel

fisiológico en la inhibición de la lipólisis, la cual podría estar determinada por el

antagonismo del receptor a la adenosina (Higdon y Frei, 2006). Dependiendo

del consumo de café (es decir, del número de tazas y la cantidad de café

contenido en las mismas), se ha reportado un efecto protector en enfermedades

2

como diabetes tipo 2 (Gramham et al. 2001; Feinberg et al. 2008;), demencia

senil y enfermedad de Parkinson (Ross et al. 2000).

En Estados Unidos, una taza de café americano (regular) es de 8 onzas,

equivalentes a 240 ml, y contiene 137 mg de cafeína/taza (Donovan y De Vane,

2001), mientras que en Europa una taza de café expreso es de 5 onzas,

equivalentes a 150 ml y a 125 mg de cafeína (Cheraskin y Ringsdorf, 1967;

1968). Una taza de café instantáneo descafeinado posee 60 mg; un té de hojas

o de bolsa contiene 30 mg de cafeína y el té instantáneo 20 mg. Asimismo, un

vaso de refresco (200 ml) contiene entre 20–60 mg de cafeína (Donovan y De

Vane 2001). En Europa, la población adulta consume un promedio de 250 mg

diarios, equivalentes a dos tazas de café expreso (100- 400 mg de cafeína). En

Dinamarca, Finlandia, Noruega y Suecia, el consumo promedio de cafeína por

persona llega a 400 mg al día. (Internacional Cofee Organization, 2008). En

América Latina el consumo de cafeína por persona fluctúa, en promedio, entre

los 300 mg al día. Tras el consumo de una cantidad de café equivalente a 5 Oz

de café expreso, se presenta un modesto incremento (5- 10 mm/Hg) de la

presión sanguínea. (Higdon et al. 2006)

Las personas que ocasionalmente consumen cafeína son más afectadas,

mientras que los consumidores frecuentes de cafeína pueden presentar ligeros

cambios en la presión sanguínea. Nawrot et al. (2003) reportaron que, para la

salud de la población adulta, la ingesta moderada de cafeína a dosis de 400 mg

por día (equivalente a 6 mg 14 cafeína/Kg peso/día, en una persona con un

peso promedio de 70 Kg), no está asociada con efectos adversos como

toxicidad general y efectos cardiovasculares.

1.2. METABOLISMO Y FARMACOCINÉTICA DE LA CAFEÍNA

La cafeína es rápidamente absorbida en el tracto gastrointestinal. Los efectos

farmacológicos subjetivos son apreciables en minutos. Las concentraciones

altas en plasma frecuentemente ocurren en menos de una hora. La cafeína es

ampliamente distribuida en los tejidos del cuerpo. La eliminación de la cafeína

del cuerpo ocurre mayormente por metabolismo hepático (Fuhr y Rust, 1994).

3

La recuperación urinaria y el intercambio de cafeína son de sólo 1-4% seguido

de una sola dosis oral. Los caminos de la degradación metabólica y

farmacocinética de la cafeína han sido bien estudiados. El metabolismo de la

cafeína (1, 3, 7- trimetilxantina) es complejo y por lo menos 25 metabolitos han

sido identificados en humanos. La principal ruta de eliminación es la formación

de 1,7 dimetilxantina (paraxantina) por demetilación que es catalizada por el

citocromo P450 (CYP1A2). Estas enzimas también median otros caminos de

demetilación para producir 3,7 dimetilxantina y 1,3 dimetilxantina. En general,

CYP1A2 realiza aproximadamente el 95% del metabolismo de la cafeína. Un

pequeño porcentaje de dosis (3-6%) es convertida en teofilina y teobromina. Al

parecer, el metabolismo de la cafeína es dependiente de la dosis y dosificación

repetida. La vida media de eliminación de la cafeína es muy variable, con un

valor medio de 5 horas, pero con un rango de 2 a 12 horas en ratas (Denaro,

1990).

Cuadro 1. Contenido de cafeína en algunas bebidas y chocolates.

Además de la cafeína, el café cuenta con numerosas sustancias no nutritivas

que podrían interferir en la salud de las personas, como factor de protección o,

por el contrario, como factor de riesgo. (Sánchez, M. 2015)

Bebidas con cafeína Cafeína (Miligramos)

Café

Café filtrado (soluble o normal, 180ml) 120

Café preparado de Starbucks (473 ml) 330

Taza de café expreso (180ml) 130

Café latte de Starbucks (473 ml, dos

medidas de expreso) 150

Expreso de Starbucks, solo (30 ml) 75

Café descafeinado (taza de 236 ml / 8

onzas), con filtro o soluble 7-12

4

Té

Té (taza de 236 ml / 8 onzas) con filtro, negro 30-80

Té helado instantáneo (vaso de 236 ml / 8

onzas) 20-30

Té chai latte de Starbucks (473 ml) 95

Té de limón Snapple (473 ml) 62

Té helado Arizona (473 ml) 30

Refrescos

Pepsi normal (333ml) 106

Pepsi light (333ml) 114

Coca Cola normal (333ml) 93

Coca Cola light (333ml) 122

Coca Cola zero (333ml) 93

Coca Cola de grifo (333ml) 145

Bebidas energéticas

Guaraná (1000ml) 6

Guaraná natural (1000ml) 300

Monster Energy (473 ml) 160

Red Bull (236 ml) 80

Bebidas con chocolate

Chocolate caliente de Starbucks (473 ml) 25

Chocolate con leche descremada Hershey's

(botella de 355 ml) 2

Cacao

Cacao (150ml) 42

Cacao africano o sudamericano (150ml) 6

Tableta chocolate negro (28g) 20

Chocolate con leche (28g) 1-15

Chocolate blanco(28g) 1,5-6

Chocolate a la taza (28g) 18-118

Modificado de Pardo Lozano R et al 6.

5

2. GLUCOSA

2.1. Glucemia

La noción de glucemia hace referencia a la presencia de glucosa en la sangre.

El termino provine del francés glycémie (propuesto por el fisiólogo galo Claude

Bernard), por lo que, en ocasiones, aparece traducido como glicemia. Sin

embargo, esta última palabra no es aceptada por la Real Academia Española

(REA). (2)

Los médicos utilizan el término para referirse a la medida de concentración de

la glucosa en el plasma sanguíneo. Si la glucemia se encuentra por debajo de

los parámetros normales, el individuo sufre de hipoglucemia; en cambio, si los

valores superan la media, se trata de un caso de hiperglucemia.

La glucemia varía de acuerdo a los alimentos que la persona haya ingerido. El

nivel normal de la glucosa en sangre se encuentra entre 70 mg/dl y 100 mg/dl

en ayunas. La glucosa ingerida con las comidas es metabolizada mediante el

accionar de diversas hormonas, como la adrenalina, la insulina, el glucagón, los

esteroides y los glucococorticoides. (2)

La metabolización de la glucosa es importante para la regulación de la

homeostasis. Las fallas en el proceso pueden causar diversos problemas de

salud, como la diabetes. Esta enfermedad se produce por una deficiencia de la

insulina y causa hiperglucemia. (2)

2.2. Índice glucémico

Se conoce como índice glucémico el valor que describe el efecto que provocan

los alimentos sobre la elevación de la glucosa en el flujo sanguíneo, este

indicador es sumamente importante para aquellas personas que sufren de

algún tipo de descompensación en el organismo relacionado con el azúcar de la

sangre. (2)

6

Los alimentos que tienden a elevar la glucemia en la sangre, como ciertos

zumos y dulces de frutas, provocan además un aumento en los niveles de

insulina lo cual deriva en la formación de grasa corporal. La insulina es la

hormona que se encarga de distribuir la glucosa en las diversas regiones del

organismo para ser utilizada en las células. Para aquellas personas que tienen

problemas de diabetes es sumamente importante conocer el IG para controlar

la cantidad de glucemia en la sangre pues, de no hacerlo, la misma podría

llevar a graves descompensaciones. (2)

2.3. Diabetes

La diabetes en un síndrome orgánico, multisistémico y crónico que se produce

por la producción insuficiente de insulina en el organismo, lo que lleva a un

deficiente aprovechamiento de la glucemia en la sangre y que viene

encadenado a una producción inferior de energía a la que el cuerpo necesita.

Se estima que unos 200 millones de personas sufren esta enfermedad que

supone un trastorno de la glucemia y que debe ser tratada con una dieta

específica, ejercicio físico y ciertos medicamentos determinados por el médico.

Dado que la insulina no realiza correctamente su labor, las personas con

diabetes sufren de hiperglucemia, porque su organismo no puede movilizar en

azúcar de la sangre hacia los adipocitos, hepatocitos y células musculares

donde podría ser almacenada en forma de energía. Los síntomas a través de

los cuales puede detectarse esta enfermedad son visión borrosa, abundante

sed, micción frecuente, hambre, cansancio excesivo y pérdida brusca de peso.

(2)

3. INSULINA

La insulina, sintetizada y secretada por las células beta, posee un conjunto

impresionante de «primeros». Fue la primera hormona aislada de animales en una

forma que podía ser administrada de modo terapéutico a los humanos; la primera

hormona de la que se determinó su estructura primaria y terciaria; la primera

7

hormona cuyo mecanismo de acción se dilucidó; la primera hormona en

determinarse por radioinmunoensayo; la primera hormona conocida en ser

sintetizada a partir de un precursor mayor (pro hormona), y la primera hormona en

ser sintetizada mediante tecnología del ADN recombinante. (Costanzo, 2011).

3.1. Estructura y síntesis de la insulina

La insulina es una hormona peptídica que consta de dos cadenas

longitudinales, una cadena A (21 aminoácidos) y una cadena B (30

aminoácidos). Dos enlaces di sulfuro unen la cadena A a la cadena B y un

tercer puente di sulfuro se localiza en la cadena A. La síntesis de la insulina

está dirigida por un gen del cromosoma 11, miembro de una superfamilia de

genes que codifican factores de crecimiento relacionados. El ARNm dirige la

síntesis ribosómica de la preproinsulina, que contiene cuatro péptidos: un

péptido señal, las cadenas A y B de la insulina, y un péptido conector (péptido

C). El péptido señal es escindido en una fase muy temprana del proceso

biosintético (mientras aún se están ensamblando las cadenas peptídicas), lo

que da proinsulina (figura 1). A continuación, la proinsulina es transportada al

retículo endoplásmico, donde, con el péptido conector aún unido, se forman

puentes disulfuro para dar lugar a una forma «plegada» de insulina. La

proinsulina es empaquetada en gránulos secretores en el aparato de Golgi.

Durante este proceso de empaquetado, las proteasas escinden el péptido

conector, con lo que se produce insulina. La insulina y el péptido conector

escindido son empaquetados juntos en gránulos secretores y cuando la célula b

es estimulada, son liberados en cantidades equimolares a la sangre. La

secreción del péptido conector (péptido C) es la base de una prueba sobre la

función de la célula b en personas con diabetes mellitus de tipo I que reciben

inyecciones de insulina exógena. (En estas personas, las concentraciones

séricas de insulina no reflejan las tasas secretoras endógenas.) La insulina es

metabolizada en el hígado y en el riñón por enzimas que rompen los enlaces

disulfuro. Se liberan las cadenas A y B, ahora inactivas, y se excretan por la

orina. (Costanzo, 2011).

8

3.2. Regulación de la secreción de insulina

El cuadro 2 resume los factores que influyen sobre la secreción de insulina por

las células b. De estos factores, el más importante es la glucosa. Los aumentos

en la concentración de glucosa en sangre estimulan rápidamente la secreción

de insulina. Por la preeminencia de la glucosa como estimulante, se utiliza para

describir el mecanismo de la secreción de insulina por la célula β, como se

ilustra en la figura 2. (Costanzo, 2011).

Los números de la figura que están en un círculo están relacionados con las

etapas que se describen a continuación:

a) Transporte de la glucosa al interior de la célula β. La membrana de la

célula β contiene GLUT 2, un transportador específico para la glucosa que la

transporta desde la sangre al interior de la célula por difusión facilitada

(etapa 1). (Costanzo, 2011).

Figura 1. Estructura de la proinsulina. El péptido conector (péptido C) es escindido para

formar insulina. (Modificada de Shaw WN, Chance RR: Effect of porcine proinsulin in vitro

on adipose tissue and diaphragm of the normal rat. Diabetes 17:737, 1968.

9

Cuadro 2. Factores que afectan a la secreción de Insulina

Factores estimuladores e inhibidores de insulina. (Costanzo, 2011).

a) Metabolismo de la glucosa en el interior de la célula β. Una vez en el

interior de la célula, la glucosa es fosforilada a glucosa-6-fosfato por la

glucocinasa (etapa 2), y la glucosa-6-fosfato es oxidada posteriormente

(etapa 3). El ATP, uno de los productos de esta etapa de oxidación, parece

ser el factor fundamental que regula la secreción de insulina. (Costanzo,

2011).

b) El ATP cierra los canales del K+ sensibles al ATP. Los canales del K+ de

la membrana de la célula β están regulados (es decir, abiertos o cerrados)

por cambios en las concentraciones de ATP. Cuando las concentraciones de

ATP en el interior de la célula β aumentan, los canales de K+ se cierran

(etapa 4), lo que despolariza la membrana de la célula β (etapa 5). En pocas

palabras, cuando se cierran los canales del K+, disminuye la conductancia

del K+ y el potencial de membrana se aleja del potencial de equilibrio del K+,

y es despolarizada.) (Costanzo, 2011).

10

c) La despolarización abre los canales del Ca2+ sensibles al voltaje. Los

canales del Ca2+, también en la membrana de la célula β, están regulados

por cambios en el voltaje; se abren por despolarización y se cierran por

hiperpolarización. La despolarización causada por el ATP abre estos canales

del Ca2+ (etapa 6). El Ca2+ fluye al interior de la célula β debajo de su

gradiente electroquímico y aumenta la concentración intracelular de Ca2+

(etapa 7). (Costanzo, 2011).

d) El aumento del Ca2+ intracelular produce la secreción de insulina. Los

aumentos en la concentración intracelular de Ca2+ causan exocitosis de los

gránulos secretores que contienen insulina (etapa 8). Se secreta insulina en

el interior de la sangre venosa pancreática y luego es liberada a la

circulación sistémica. El péptido C es secretado en cantidades equimolares

con la insulina y es excretado en la orina sin cambios. Por consiguiente, se

puede utilizar la velocidad de excreción del péptido C para valorar y

monitorizar la función de la célula β endógena. (Costanzo, 2011).

La glucosa oral es un estimulante para la secreción de insulina más poderoso

que la glucosa intravenosa. La razón de esta diferencia es que la glucosa oral

estimula la secreción del péptido insulinotrópico dependiente de glucosa (GIP),

una hormona gastrointestinal que tiene un efecto estimulador independiente

sobre la secreción de insulina (además del efecto directo de la glucosa sobre

las células β). La glucosa intravenosa no causa la liberación de GIP y, por tanto,

sólo actúa de modo directo. Muchos de los otros factores que afectan a la

secreción de insulina lo hacen alterando una o más etapas en este mecanismo

básico. Por ejemplo, los efectos estimuladores de los aminoácidos y de los

ácidos grasos sobre la secreción de insulina utilizan vías metabólicas paralelas

a las utilizadas por la glucosa.

11

El glucagón activa una proteína Gq acoplada a la fosfolipasa C, lo que lleva a

un aumento en el Ca2+ intracelular (es decir, IP3/Ca2+) y causa exocitosis de

insulina. La somatostatina inhibe el mecanismo que estimula el glucagón. Los

fármacos derivados de la sulfonilurea (p. ej., tolbutamida; gliburida) que se

utilizan para el tratamiento de la diabetes mellitus de tipo II (no

insulinodependiente) estimulan la liberación de insulina de las células β

cerrando los canales del K+ dependientes de ATP, despolarizando la célula y

simulando la despolarización inducida por la glucosa. (Costanzo, 2011).

3.3. Mecanismo de acción de la insulina

La acción de la insulina sobre las células diana comienza cuando la hormona se

une a su receptor en la membrana celular. El receptor de insulina es un

tetrámero compuesto de 2 subunidades α y dos subunidades β. Las

subunidades α están situadas en el dominio extracelular, y las subunidades β

abarcan la membrana celular. Un enlace disulfuro conecta las dos subunidades

α y cada una de las subunidades α está conectada a una subunidad β por un

enlace disulfuro. Las subunidades β tienen actividad tirosina cinasa. La insulina

actúa sobre sus células diana tal como se describe en las siguientes etapas:

a) La insulina se une a las subunidades α del receptor tetramérico de

insulina, produciendo un cambio de conformación en el receptor. El

cambio de conformación activa la tirosina cinasa en la subunidad β, que

se fosforila en presencia de ATP. En otras palabras, la subunidad β se

fosforila. (Costanzo, 2011).

b) La tirosina cinasa activada fosforila otras proteínas o enzimas implicadas

en las acciones fisiológicas de la insulina, como son las proteínas

cinasas, las fosfatasas, las fosfolipasas y las proteínas G. La

fosforilación activa inhibe estas proteínas para producir las diversas

acciones metabólicas de la insulina. (Costanzo, 2011).

12

c) El complejo insulina-receptor es internalizado (es decir, es llevado al

interior de la célula) por su célula diana mediante endocitosis. El

receptor de insulina es degradado por proteasas intracelulares,

almacenado o reciclado en la membrana celular para ser utilizado de

nuevo. La insulina regula por disminución su propio receptor al disminuir

la velocidad de síntesis y al aumentar la frecuencia de degradación del

receptor. La regulación por disminución del receptor de insulina es, en

parte, responsable de la menor sensibilidad a la insulina de los tejidos

diana en la obesidad y en la diabetes mellitus de tipo II. (Costanzo,

2011).

Además de las acciones descritas, la insulina se une también a elementos

del núcleo, del aparato de Golgi y del retículo endoplásmico. Así, la insulina

estimula la transcripción génica de modo similar a las acciones de las

somatomedinas, IGF-1 e IGF-2. (Costanzo, 2011).

FIGURA 2. Estructura del receptor de insulina. Las dos subunidades α están

conectadas por enlaces disulfuro; cada subunidad α está conectada a una

subunidad β por un enlace disulfuro. Las subunidades β tienen actividad tirosina

cinasa. (Costanzo, 2011)

13

3.4. Acciones de la insulina

La insulina se conoce como la hormona de la «abundancia» o de la plenitud.

Cuando la disponibilidad de nutrientes supera las demandas del organismo, la

insulina asegura que el exceso de nutrientes se almacene como glucógeno en

el hígado, como grasa en el tejido adiposo, y como proteína en el músculo.

Estos nutrientes almacenados estarán disponibles para posteriores períodos de

ayuno con el fin de mantener la liberación de glucosa al cerebro, los músculos y

otros órganos. Los efectos de la insulina sobre el flujo de nutrientes y los

cambios resultantes en la sangre se resumen en el cuadro 2. La insulina tiene

las siguientes acciones sobre el hígado, músculo y tejido adiposo: (Costanzo,

2011).

a) Reduce la concentración de glucosa en sangre. La acción

hipoglucémica de la insulina puede describirse de dos modos: la insulina

provoca una franca disminución en la concentración de glucosa en sangre,

y limita el incremento de glucosa en sangre que se produce después de la

ingestión de carbohidratos. La acción hipoglucémica de la insulina es el

resultado de respuestas coordinadas que, de modo simultáneo, estimulan

la oxidación de la glucosa e inhiben la gluconeogénesis como sigue: (1) La

insulina aumenta el transporte de glucosa al interior de las células diana

como el músculo y el tejido adiposo al dirigir la inserción de transportadores

de glucosa (GLUT 4) en las membranas celulares. A medida que entra

glucosa en la célula, la concentración de glucosa en sangre disminuye. (2)

La insulina promueve la formación de glucógeno a partir de la glucosa en el

hígado y en el músculo y, simultáneamente, inhibe la glucogenólisis

(degradación del glucógeno). (3) La insulina inhibe la gluconeogénesis

(síntesis de glucosa) al aumentar la producción de fructosa 2,6-bisfosfato,

lo que aumenta la actividad fosfofructocinásica. En efecto, los sustratos se

alejan de la formación de glucosa. (Costanzo, 2011).

14

b) Reduce las concentraciones en sangre de ácidos grasos y de

cetoácidos. El efecto global de la insulina sobre el metabolismo graso es

el de inhibir la movilización y la oxidación de los ácidos grasos y,

simultáneamente, aumentar el depósito de ácidos grasos. Como

consecuencia, disminuye las concentraciones en sangre de ácidos grasos y

de cetoácidos. En el tejido adiposo, la insulina estimula la sedimentación de

grasa e inhibe la lipólisis. Simultáneamente, inhibe la formación de

cetoácidos (ácido b-hidroxibutírico y ácido acetoacético) en el hígado,

porque una disminución de la degradación de ácidos grasos significa que

habrá una menor cantidad del sustrato acetil coenzima A (acetil CoA)

disponible para la formación de cetoácidos. (Costanzo, 2011).

c) Reduce la concentración en sangre de aminoácidos. El efecto global de

la insulina sobre el metabolismo proteico es anabólico. La insulina aumenta

la captación de aminoácidos y de proteínas por los tejidos, disminuyendo

de este modo las concentraciones en sangre de aminoácidos. La insulina

estimula la captación de aminoácidos al interior de las células diana (p. ej.,

músculo), aumenta la síntesis proteica e inhibe la degradación proteica.

(Costanzo, 2011).

d) Otras acciones. Además de las acciones principales sobre el metabolismo

de los carbohidratos, las grasas y las proteínas, la insulina tiene otros

efectos: promueve la captación del K+ al interior de la célula (al mismo

tiempo que promueve la captación de glucosa) al aumentar la actividad de

la Na+-K+ ATPasa. Esta acción puede verse como «protectora» frente a un

aumento de la concentración en suero de K+. Cuando se ingiere K+, la

insulina asegura que el K+ ingerido sea llevado al interior de las células con

glucosa y otros nutrientes. También parece que la insulina tiene un efecto

directo sobre el centro de la saciedad del hipotálamo independiente de los

cambios que produce en la concentración de glucosa en sangre.

(Costanzo, 2011).

15

3.5. Fisiopatología de la insulina

El principal trastorno con implicación de la insulina es la diabetes mellitus. En

una forma de diabetes mellitus (tipo I), hay una secreción inadecuada de

insulina; en otra forma (tipo II), hay una resistencia a la insulina de los tejidos

diana. (Costanzo, 2011).

a) Diabetes mellitus insulinodependiente. También se denomina diabetes

mellitus de tipo I. Está causada por la destrucción de células β, con

frecuencia como resultado de un proceso autoinmunitario. Cuando las

células β pancreáticas no secretan cantidades adecuadas de insulina, las

consecuencias metabólicas son importantes: se alteran los metabolismos

de los carbohidratos, las grasas y las proteínas. La diabetes mellitus de

tipo I se caracteriza por los siguientes cambios: aumento de la

concentración de glucosa en sangre por una menor captación de glucosa

al interior de las células, disminución de la utilización de glucosa y

aumento de la gluconeogénesis; aumento de la concentración en sangre

de ácidos grasos y cetoácidos por un aumento de la lipólisis, aumento de

la conversión de ácidos grasos a cetoácidos y disminución de la utilización

de cetoácidos por los tejidos, y aumento de la concentración de

aminoácidos en sangre por aumento de la degradación de proteínas a

aminoácidos. Hay también una pérdida de la masa magra corporal (es

decir, un estado catabólico) y pérdida de tejido adiposo. Hay trastornos del

equilibrio hidroelectrolítico en la diabetes mellitus tipo I. Las mayores

concentraciones en sangre de cetoácidos producen una forma de acidosis

metabólica denominada cetoacidosis diabética (CAD). La mayor

concentración de glucosa en sangre da lugar a un aumento de la dosis

filtrada de glucosa, que supera la capacidad de reabsorción del túbulo

proximal. La glucosa no reabsorbida actúa a continuación como un soluto

osmótico en la orina, produciendo diuresis osmótica, poliuria y sed. La

poliuria produce una contracción del volumen del LEC e hipotensión. La

falta de insulina produce también la salida del K+ de las células

16

(recuérdese que la insulina promueve la captación de K+ por la célula), lo

que da lugar a hiperpotasemia. El tratamiento de la diabetes mellitus de

tipo I consiste en la reposición de insulina, que restablece la capacidad del

organismo para almacenar carbohidratos, lípidos y proteínas, y devuelve a

la normalidad los valores en sangre de nutrientes y de electrolitos.

(Costanzo, 2011).

b) Diabetes mellitus no insulinodependiente, o diabetes mellitus de tipo

II, se asocia con frecuencia a la obesidad. Exhibe algunos, pero no todos,

de los deterioros metabólicos vistos en la diabetes mellitus de tipo I. La

diabetes mellitus de tipo II está causada por una regulación por

disminución de los receptores de insulina en los tejidos diana y resistencia

a la insulina. La insulina suele ser secretada por las células β, pero en

concentraciones normales no puede activar los receptores en el músculo,

hígado y tejido adiposo; así, la insulina es incapaz de producir sus efectos

metabólicos habituales. Generalmente, la concentración de glucosa en

sangre es elevada tanto en el estado de ayuno como postprandial

(después de comer). El tratamiento de la diabetes mellitus de tipo II incluye

la restricción calórica y la reducción de peso; el tratamiento con

sulfonilureas (p. ej., tolbutamida o gliburida), que estimulan la secreción

pancreática de insulina, y el tratamiento con biguanidas (p. ej.,

metformina), que regulan por incremento los receptores de insulina en los

tejidos diana. (Costanzo, 2011).

17

Cuadro 3. Principales acciones de la insulina y su efecto sobre las concentraciones

en sangre

Efecto de la insulina en la sangre. (Costanzo, 2011).

4. PANCREAS

4.1. Páncreas Exocrino

El páncreas exocrino segrega aproximadamente 1 L de líquido al día al lumen

del duodeno. La secreción consta de un componente acuoso, con una

concentración elevada de HCO3− y un componente enzimático. La porción

acuosa que contiene HCO3− tiene como finalidad neutralizar los H+ que llegan

al duodeno desde el estómago. La porción enzimática digiere los hidratos de

carbono, las proteínas y los lípidos en moléculas absorbibles. (Costanzo, 2011)

4.1.1. Estructura de las glándulas exocrinas pancreáticas

El páncreas exocrino constituye aproximadamente el 90% del páncreas. El

resto del tejido pancreático es páncreas endocrino (2%), vasos sanguíneos y

líquido intersticial. El páncreas exocrino está organizado como las glándulas

salivales: parece un racimo de uvas, donde cada una representa un único

acino (fig. 3). El acino es el extremo ciego de un sistema de conductos

18

ramificado y está revestido de células acinares que segregan la porción

enzimática de la secreción pancreática. Los conductos están revestidos de

células ductales. Las células epiteliales ductales se extienden dentro de la

región de las células centroacinares en el acino. Las células centroacinares

y ductales segregan el componente acuoso, que contiene HCO3−, de la

secreción pancreática. (Costanzo, 2011)

El páncreas exocrino está inervado tanto por el sistema nervioso

parasimpático como por el sistema nervioso simpático. La inervación

simpática procede de los nervios postganglionares desde los plexos celíacos y

mesentérico superior. La inervación parasimpática procede del nervio vago;

las fibras preganglionares parasimpáticas establecen sinapsis en el sistema

nervioso entérico, mientras que las fibras postganglionares establecen

sinapsis en el páncreas exocrino. La actividad parasimpática estimula la

secreción pancreática, y la actividad simpática inhibe la secreción

pancreática. Es una diferencia del páncreas exocrino con las glándulas

salivales, en las que tanto la actividad parasimpática como simpática son

estimuladoras. (Costanzo, 2011)

4.1.2. Formación de la secreción pancreática

Los componentes enzimático y acuoso de la secreción pancreática se

producen mediante dos mecanismos distintos. Las enzimas se segregan en

las células acinares, mientras que el componente acuoso es segregado por

las células centroacinares y después es modificado por las células ductales.

La secreción pancreática se lleva a cabo siguiendo los pasos siguientes (se

representan en la fig. 4): (Costanzo, 2011).

a) Componente enzimático de la secreción pancreática (células

acinares). La mayoría de las enzimas imprescindibles para la digestión

de los hidratos de carbono, las proteínas y los lípidos son segregadas por

el páncreas (cuadro 4). La amilasa y las lipasas pancreáticas se

segregan en forma de enzimas activas. Las proteasas pancreáticas se

19

segregan en su forma inactiva y se convierten en sus formas activas en el

lumen del duodeno; por ejemplo, el páncreas segrega tripsinógeno, el

cual se convierte en tripsina, su forma activa, en el lumen intestinal. Las

funciones de las enzimas pancreáticas se detallan más adelante en este

mismo capítulo en el apartado de la digestión de los nutrientes.

(Costanzo, 2011).

Las enzimas pancreáticas se sintetizan en el retículo endoplásmico

rugoso de las células acinares. Se transfieren al complejo de Golgi y a

continuación a las vacuolas de condensación, donde se concentran en

gránulos de zimógeno. Allí se almacenan hasta que un estímulo (p. ej.,

actividad parasimpática o CCK) desencadena su secreción. (Costanzo,

2011).

b) Componente acuoso de la secreción pancreática (células

centroacinares y ductales). El jugo pancreático una solución isotónica

que contiene Na+, Cl−, K+ y HCO3− (además de las enzimas). Las

concentraciones de Na+ y K+ son las mismas que sus concentraciones

plasmáticas, pero las concentraciones de Cl− y HCO3− varían en función

del ritmo del flujo pancreático. (Costanzo, 2011).

Las células centroacinares y ductales producen la secreción acuosa

inicial, que es isotónica y contiene Na+, K+, Cl− y HCO3−. Esta

secreción inicial es modificada a continuación por los procesos de

transporte en las células epiteliales ductales del modo siguiente: la

membrana apical de las células ductales contiene un intercambiador de

Cl−-HCO3−, y la membrana basolateral contiene Na+-K+ ATPasa y un

intercambiador de Na+-H+. En presencia de la anhidrasa carbónica, el

CO2 y el H2O se combinan en las células para formar H2CO3. (Costanzo,

2011).

20

El H2CO3 se disocia en H+ y HCO3 −. El HCO3 − se segrega en el jugo

pancreático gracias al intercambiador de Cl−-HCO3 − en la membrana

apical. Los H+ se transportan hacia la sangre gracias al intercambiador de

Na+-H+ en la membrana basolateral. El resultado neto o suma de estos

procesos de transporte es la secreción neta de HCO3 − en el jugo

pancreático ductal y la absorción neta de H+; la absorción de H+ provoca

la acidificación de la sangre venosa pancreática. (Costanzo, 2011)

4.1.3. Efecto del ritmo de flujo sobre la composición del jugo pancreático

Las concentraciones de Na+ y K+ en el jugo pancreático permanecen

constantes cuando varía el ritmo del flujo pancreático, mientras que las

concentraciones de HCO3− y Cl− sí se modifican (fig. 4). Recuérdese que se

observa una relación similar, aunque no idéntica, entre la composición de la

saliva y el ritmo del flujo salival. Hay una relación recíproca entre las

concentraciones de Cl− y HCO3 − en el jugo pancreático, que se mantiene

gracias al intercambiador de Cl−-HCO3 − en la membrana apical de las

células ductales (v. fig. 4). La concentración de HCO3− del jugo pancreático

es máxima (y mucho mayor que la concentración plasmática de HCO3 −) con

los mayores ritmos de flujo pancreático (más de 30 ml/min × g), mientras que

la concentración de Cl− es la menor. Con los ritmos de flujo más bajos, la

concentración de HCO3 – es mínima y la de Cl−, máxima. (Costanzo, 2011).

La relación entre el ritmo de flujo y las concentraciones relativas de Cl− y

HCO3− se explica del modo siguiente: a ritmos bajos (basales) de secreción

pancreática, las células del páncreas segregan una solución isotónica

compuesta principalmente de Na+, Cl− y H2O. Sin embargo, cuando se

estimulan (p. ej., por secretina), las células centroacinares y ductales,

segregan cantidades incluso mayores de una solución isotónica con una

composición diferente, principalmente de Na+, HCO3− y H2O. (Costanzo,

2011).

21

4.1.4. Regulación de la secreción pancreática

La secreción pancreática cumple dos funciones: (1) segregar enzimas

necesarias para la digestión de hidratos de carbono, proteínas y lípidos; la

porción enzimática de la secreción pancreática realiza estas funciones

digestivas, y (2) neutralizar los H+ en el quimo vertido al duodeno desde el

estómago. La porción acuosa de la secreción pancreática contiene HCO3−,

que desempeña la función neutralizadora. (Costanzo, 2011).

Por tanto, es lógico que las porciones enzimática y acuosa estén reguladas

por separado: la secreción acuosa es estimulada por la llegada de H+ al

duodeno, mientras que la secreción enzimática es estimulada por los

productos de la digestión (péptidos pequeños, aminoácidos y ácidos grasos).

Al igual que la secreción gástrica, la secreción pancreática se divide en las

fases cefálica, gástrica e intestinal. (Costanzo, 2011)

En el páncreas, las fases cefálica y gástrica son menos importantes que la

intestinal. En pocas palabras, la fase cefálica se inicia por el olfato, el gusto y

el acondicionamiento, y está mediada por el nervio vago. La fase cefálica

produce principalmente una secreción enzimática. La fase gástrica se inicia

por la distensión del estómago y también está mediada por el nervio vago. La

fase gástrica produce principalmente una secreción enzimática. (Costanzo,

2011).

La fase intestinal es la más importante y la responsable de aproximadamente

el 80% de la secreción pancreática. Durante esta fase se estimula tanto la

secreción enzimática como la acuosa. En la fig. 5 se muestra la regulación

hormonal y nerviosa de las células acinares y ductales en la fase intestinal.

(Costanzo, 2011).

22

a) Células acinares (secreción enzimática). Las células acinares

pancreáticas tienen receptores para la CCK (receptores CCK-A) y

receptores muscarínicos para la ACh. Durante la fase intestinal, la CCK

es el estimulante más importante para la secreción enzimática. Las

células I son estimuladas para segregar CCK por la presencia de

aminoácidos, péptidos pequeños y ácidos grasos en el lumen intestinal.

De los aminoácidos que estimulan la secreción de CCK, los más potentes

son la fenilalanina, la metionina y el triptófano. Además, la ACh estimula

la secreción enzimática y potencia la acción de la CCK a través de reflejos

vagovagales. (Costanzo, 2011)

b) Células ductales (secreción acuosa de Na+, HCO3−y H2O). Las

células ductales pancreáticas tienen receptores para la CCK, la ACh y la

secretina, que es segregada por las células S del duodeno y es el

estimulante principal de la secreción acuosa rica en HCO3−. La secretina

se segrega en respuesta a la presencia de H+ en el lumen del intestino, la

cual señala la llegada de quimo ácido desde el estómago. Para garantizar

que las lipasas pancreáticas se activarán (ya que a pH bajos están

inactivas), el quimo ácido necesita ser neutralizado rápidamente por el

jugo pancreático que contiene HCO3−. Los efectos de la secretina son

potenciados tanto por CCK como por ACh. (Costanzo, 2011).

23

Figura 3. Mecanismo de la secreción pancreática. El componente enzimático es

producido por las células acinares, mientras que el componente acuoso lo producen las

células centroacinares y ductales. ATP, Trifosfato de adenosina.

Cuadro 4. Fuentes de enzimas digestivas

24

Figura 4. Relación entre la composición del jugo pancreático y el ritmo de flujo

pancreático. Se compara la composición iónica del jugo pancreático con la del plasma.

Figura 5. Regulación de la secreción pancreática. ACh, acetilcolina; AMPc,

monofosfato de adenosinacíclico; CCK, colecistocinina; IP3, inositol 1,4,5-trifosfato

25

4.2. Páncreas Endocrino

El páncreas endocrino secreta dos hormonas peptídicas principales, la

insulina y el glucagón, cuyas funciones coordinadas son regular el

metabolismo de la glucosa, los ácidos grasos y los aminoácidos. El páncreas

endocrino secreta también somatostatina y polipéptido pancreático, cuyas

funciones no están tan bien establecidas. Las células endocrinas del páncreas

se hallan dispuestas en agrupaciones denominadas islotes de Langerhans,

que comprenden del 1 al 2% de la masa pancreática. Hay, aproximadamente,

1 millón de islotes de Langerhans, y cada uno de ellos contiene cerca de

2.500 células. Los islotes de Langerhans contienen 4 tipos de células y cada

una de ellas secreta una hormona o péptido diferente. Las células β

comprenden el 65% del islote y secretan insulina. Las células α comprenden el

20% del islote y secretan glucagón. Las células delta δ comprenden el 10%

del islote y secretan somatostatina. Las restantes células secretan el

polipéptido pancreático u otros péptidos. La porción central del islote de

Langerhans contiene sobre todo células β, mientras que las células a están

distribuidas alrededor del borde externo. Las células δ están interpuestas

entre las células α y β, y su íntimo contacto con los otros tipos celulares

sugiere una función paracrina. (Costanzo, 2011).

Hay tres modos mediante los que las células de los islotes de Langerhans se

comunican entre sí y, en consecuencia, alteran la secreción de las distintas

células (es decir, mecanismos paracrinos). (a) Las uniones intercelulares

comunicantes conectan las células α entre sí, las células β entre sí y las

células α con las células β. Estas uniones intercelulares comunicantes

permiten una rápida comunicación intercelular mediante flujo de corriente

iónica o por transferencia de moléculas (hasta un peso molecular de 1.000).

(b) Los islotes reciben aproximadamente el 10% del flujo de sangre

pancreático total. La irrigación del páncreas endocrino se halla distribuida de

tal modo que la sangre venosa procedente de un tipo celular baña los otros

tipos celulares. Las pequeñas arterias se introducen en la porción central del

islote, distribuyendo la sangre a través de una red de capilares fenestrados y

26

luego convergiendo en vénulas que llevan la sangre hasta el borde del islote.

Así, la sangre venosa procedente de las células β lleva insulina a las células α

y δ. (c) Los islotes están inervados por neuronas adrenérgicas, colinérgicas y

peptidérgicas. Las células δ tienen incluso un aspecto «neuronal» y envían

prolongaciones seudodendríticas a las células β, lo que sugiere una

comunicación neural dentro del islote. (Costanzo, 2011)

5. HIGADO

El hígado es el órgano más grande del cuerpo, y realiza muchísimas funciones

metabólicas y excretorias vitales. Además, en virtud de su relación circulatoria con

la superficie de absorción del tracto gastrointestinal, el hígado es el sitio inicial

donde casi todos los nutrientes ingeridos, y otras sustancias que entran por medio

del tracto gastrointestinal, son procesados por el organismo. Así, el hígado es un

guardabarrera que puede procesar sustancias útiles, mientras que destoxifica

sustancias absorbidas por vía oral que son en potencia perjudiciales. (Hershel y

Levitzky, 2013).

5.1. METABOLISMO Y DESTOXIFICACIÓN

El hígado contribuye de una manera esencial al estado bioquímico del cuerpo

en conjunto. En primer lugar, el hígado desempeña cuatro funciones específicas

en el metabolismo de carbohidratos: almacenamiento de glucógeno, conversión

de galactosa y fructosa en glucosa, gluconeogénesis, y la formación de muchos

compuestos bioquímicos importantes a partir de los productos intermediarios

del metabolismo de carbohidratos. Muchos de los sustratos para estas

reacciones se derivan de los productos de la digestión y absorción de

carbohidratos que viajan directamente al hígado desde el intestino. Como

consecuencia, el hígado desempeña un papel importante en el mantenimiento

de la concentración de glucosa en sangre dentro de límites normales, en

particular durante el periodo posprandial. (Hershel y Levitzky, 2013).

27

El hígado elimina de la sangre la glucosa excesiva, y la regresa a la sangre

según se requiere, en un proceso denominado la función de amortiguación de

glucosa del hígado. El hígado también contribuye de una manera importante al

metabolismo de grasa. Si bien muchos aspectos de las propiedades

bioquímicas de lípidos son comunes a todas las células del organismo, otros

están concentrados en el hígado. De manera específica, el hígado apoya una

tasa en especial alta de oxidación de ácidos grasos a fin de proporcionar

energía para otras funciones corporales. De igual modo, el hígado convierte

aminoácidos y fragmentos de dos carbonos derivados de carbohidratos en

grasas que entonces pueden transportarse hacia tejido adiposo para

almacenamiento. Por último, el hígado sintetiza casi todas las lipoproteínas que

requiere el cuerpo, así como grandes cantidades de colesterol y fosfolípidos.

(Hershel y Levitzky, 2013)

El hígado también sirve para destoxificar la sangre de sustancias que se

originan a partir del intestino o en otros sitios del cuerpo. Es muy activo en la

eliminación de material particulado desde la sangre portal, como números

pequeños de bacterias del colon que cruzan la pared del intestino en

circunstancias normales. Casi toda esta “limpieza de la sangre” es realizada por

células especializadas relacionadas con macrófagos de la sangre, conocidos

como células de Kupffer. Estos son fagocitos muy eficaces que están

estratégicamente ubicados para quedar expuestos a casi todo el flujo

sanguíneo que se origina desde el intestino. Otras funciones de destoxificación

del hígado son de naturaleza bioquímica. Los hepatocitos expresan grandes

números de citocromo P450 y otras enzimas que pueden convertir xenobióticos

(sustancias químicas extrañas) en metabolitos inactivos, menos lipofílicos, que

después se pueden excretar hacia la bilis y, así, eliminar del cuerpo. Además

del metabolismo de xenobióticos, el hígado se encarga del metabolismo y la

excreción de una amplia variedad de hormonas y otros reguladores endógenos

que circulan en el torrente sanguíneo. En particular, el hígado se encarga del

metabolismo de las hormonas esteroides. (Hershel y Levitzky, 2013).

28

5.2. METABOLISMO Y SÍNTESIS DE PROTEÍNA

El hígado también es crucial para el metabolismo de proteína, y el organismo no

puede prescindir de la capacidad del hígado para contribuir al procesamiento de

proteína durante algunos días. El hígado contribuye a los aspectos importantes

del metabolismo de proteína que siguen: desaminación de aminoácidos,

formación de urea como un medio para eliminar el amoniaco de la sangre,

formación de proteínas plasmáticas e interconversión de diversos aminoácidos,

así como conversión de aminoácidos en otros intermediarios importantes en el

cuerpo. De igual modo, el hígado puede sintetizar todos los aminoácidos no

esenciales que no es necesario que se proporcionen en la dieta en su forma

natural. Asimismo, el hígado sintetiza proteínas que son cruciales para el

sistema circulatorio. Con la excepción de las inmunoglobulinas producidas por

células del sistema inmunitario, el hígado proporciona casi todas las proteínas

plasmáticas. De igual modo, el hígado también es el principal sitio de síntesis

de proteínas que contribuyen a la coagulación de la sangre. (Hershel y Levitzky,

2013).

5.3. EXCRECIÓN DE PRODUCTOS DE DESECHO LIPOSOLUBLES

El hígado maneja la excreción de moléculas lipofílicas que no entran al filtrado

renal, y las excreta en la bilis. A su vez, el sistema biliar está diseñado para

transportar estas sustancias hacia afuera del hígado, y hacia la luz del intestino,

donde pasan por poca reabsorción, si es que se resorben y, así, pueden ser

eliminadas del organismo en las heces. (Hershel y Levitzky, 2013).

5.4. RIESGO SANGUÍNEO

Macrocirculación y microcirculación hepática. El hígado es poco común por

cuanto recibe casi todo su riego sanguíneo en forma de sangre venosa, en

especial durante el periodo posprandial. Incluso en reposo, el flujo sanguíneo

29

hacia el hígado por medio de la vena porta es a una tasa de 1 300 ml/min, en

comparación con sólo 500 ml/min proporcionados por la arteria hepática. Más

aún, la dimensión del flujo sanguíneo suministrada al hígado mediante la vena

porta puede aumentar a casi 90% durante el periodo posprandial inmediato. En

la figura 6 se presenta un diagrama de la circulación esplácnica. En el ámbito

microscópico, la sangre perfunde el hígado por medio de una serie de

sinusoides, que son cavidades de baja resistencia que reciben riego sanguíneo

tanto desde ramas de la vena porta como desde la arteria hepática. En reposo,

muchos de estos sinusoides están colapsados, mientras que a medida que el

flujo sanguíneo portal hacia el hígado aumenta de modo coincidente con la

ingestión de una comida y la absorción de la misma, los sinusoides son

reclutados gradualmente para permitir la perfusión del hígado con un volumen

mucho mayor por unidad de tiempo, pero con sólo un aumento mínimo de

presión. El hígado también tiene una organización morfológica característica

que apuntala sus funciones; esta organización se basa en la llamada tríada

hepática que consta de ramas de la vena porta, la arteria hepática y los

conductos biliares. La sangre fluye hacia una rama de la vena porta en el centro

de áreas portales, que están enlazadas mediante cordones anastomóticos de

hepatocitos cúbicos a una vena central que, a su vez, drena hacia la vena

hepática. De igual modo, las ramas de la arteria hepática corren cerca de los

conductos biliares, y probablemente desempeñan un papel importante en el

suministro de energía y nutrientes a las células epiteliales del conducto biliar

para apoyar sus funciones de transporte. (Hershel y Levitzky, 2013).

30

Figura 6. Esquema de la circulación esplácnica en condiciones de ayuno. Note

que incluso durante el ayuno, el hígado recibe casi todo su riego sanguíneo por

medio de la vena porta. (Reproducida con autorización de Barrett KE, Barman SM,

Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill

Medical, 2009.)

5.4.1. Circulación enterohepática

Las características circulatorias del hígado también son notables por el hecho

de que algunas sustancias circulan de manera continua entre el hígado y el

intestino, en la circulación enterohepática. Esto comprende el paso de solutos

por tres ambientes —la vena porta y los sinusoides hacia los cuales se vacía,

el sistema biliar, y la luz del intestino—. (Hershel y Levitzky, 2013)

31

Más notablemente, esto ocurre para los ácidos biliares que son utilizados

durante la digestión y absorción intestinales de lípidos. La importancia

fisiológica de este circuito yace en que permite que la tasa de secreción exceda

mucho la tasa de síntesis o de ingreso. (Hershel y Levitzky, 2013).

5.5. PARÉNQUIMA Y SINUSOIDES HEPÁTICOS

El tipo de célula más prevaleciente en el hígado es el hepatocito (80% del total

de células, aproximadamente 100 mil millones en un hígado de ser humano

adulto), mientras que los tipos de células no parenquimatosos comprenden las

células estrelladas, las células endoteliales sinusoidales, y las previamente

mencionadas células de Kupffer. En esta sección se revisará cómo sus

propiedades contribuyen a las funciones fisiológicas del hígado. (Hershel y

Levitzky, 2013).

5.5.1. Hepatocitos

Los hepatocitos son las “fábricas” metabólicas del hígado, y se encargan de

casi todas sus funciones características. Son células epiteliales polarizadas

altamente especializadas. Sus membranas apicales tienen la forma de surcos

entre células adyacentes, conocidos como canalículos (figura 7). Los

canalículos forman una red continua que finalmente drena hacia los

conductillos biliares. En el polo opuesto del hepatocito, la membrana

basolateral mira hacia el torrente sanguíneo en la forma de los sinusoides

hepáticos. Las membranas apical y basolateral de hepatocitos están

separadas por uniones intercelulares herméticas (zonas de oclusión) que

definen los canalículos. Sin embargo, estas uniones son relativamente

permeables, y permiten el paso de glucosa y otros solutos pequeños. (Hershel

y Levitzky, 2013).

32

Figura 7. Interrelaciones de los principales tipos de células que constituyen el

hígado. Los hepatocitos están dispuestos en placas unidas por uniones

intercelulares herméticas (zonas de oclusión), y sus membranas apicales

constituyen los canalículos biliares. Son segregados de los sinusoides llenos de

sangre por células endoteliales fenestradas sin una membrana basal, y por una

capa de tejido conjuntivo laxo conocida como el espacio de Disse. Las células de

Kupffer residen en la luz sinusoidal, mientras que las células estrelladas se

encuentran en el espacio de Disse. (Reproducida con autorización de Barrett KE:

Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, Medical

Pub. Division, 2006.)

5.5.2. Células de kupffer

Las células de Kupffer surgen a partir de la línea de macrófagos, y revisten el

epitelio sinusoidal en el lado del torrente sanguíneo. Se cree que desempeñan

un papel importante en la defensa del huésped. Su ubicación es tal que están

expuestas a casi todo el flujo de sangre portal. (Hershel y Levitzky, 2013)

33

Las células de Kupffer también expresan receptores de superficie celular para

proteínas alteradas, como receptores de inmunoglobulina Fc que pueden

usarse para internalizar proteínas extrañas o microorganismos que han

quedado cubiertos con anticuerpos del huésped. (Hershel y Levitzky, 2013).

5.5.3. Endotelio sinusoidal

Las células endoteliales que revisten los sinusoides hepáticos tienen dos

propiedades características que las distinguen de las células endoteliales de

otros órganos del cuerpo. En primer lugar, están perforadas por poros

intracelulares grandes conocidos como fenestras, que tienen 100 a 200 nm de

diámetro. Éstas están diseñadas para permitir el paso de incluso

macromoléculas bastante grandes hacia afuera de la sangre, entre ellas

albúmina con ligandos unidos. En segundo lugar, las células epiteliales

sinusoidales en el hígado sano carecen de una membrana basal. Por ende, en

total el endotelio sinusoidal prácticamente no presenta una barrera para el

flujo de salida de albúmina y otras moléculas de tamaño similar desde el

espacio vascular. (Hershel y Levitzky, 2013).

5.5.4. Espacio de Disse

El espacio de Disse es una capa de tejido conjuntivo laxo que yace entre el

endotelio sinusoidal y la membrana basolateral de los hepatocitos. Muestra

permeabilidad notablemente alta al intercambio bidireccional de solutos entre

el flujo sanguíneo sinusoidal y los hepatocitos. Células estrelladas hepáticas

Las células estrelladas hepáticas, previamente también denominadas células

de Ito, son células en forma de estrella que residen en el espacio de Disse.

Desempeñan una función importante en el hígado normal al almacenar

diversos lípidos. Además, estas células son contráctiles, y quizá estén

34

involucradas en la regulación del diámetro sinusoidal. (Hershel y Levitzky,

2013)

Las células estrelladas también desempeñan un papel crucial en la lesión del

hígado al producir materiales de la matriz extracelular, como colágeno. Este

colágeno es depositado en el espacio de Disse, y altera la función hepática.

(Hershel y Levitzky, 2013).

5.6. VÍAS BILIARES Y VESÍCULA BILIAR

La tercera división funcional del hígado se relaciona con la producción de bilis y

el transporte de la misma hacia afuera del hígado y hacia la luz gastrointestinal.

En la figura 6 se describe la anatomía funcional del sistema biliar. La bilis drena

desde el hígado por medio de los conductos hepáticos derecho e izquierdo que

se unen para formar el conducto hepático común. Un conducto cístico desvía la

bilis para almacenamiento hacia la vesícula biliar. La anastomosis del conducto

hepático común y el conducto cístico forma el colédoco, que transfiere bilis

hacia el esfínter de Oddi. En un ámbito funcional, el sistema biliar puede

dividirse en cuatro componentes. En primer lugar, los canalículos, que están

compuestos de las membranas apicales adyacentes de pares de hepatocitos,

forman la secreción biliar inicial. Esta secreción a continuación es modificada

conforme fluye a lo largo de los conductillos biliares, que son análogos a los

conductos pancreáticos. Los conductillos están formados de células epiteliales

cilíndricas (colangiocitos), y absorben y secretan diversas sustancias hacia la

bilis y hacia afuera de esta última. Los conductillos están perfundidos por una

red capilar que surge a partir de la arteria hepática, más que a partir de los

sinusoides. Casi todo este plexo capilar alrededor de conductillos drena hacia

los sinusoides. El flujo en dicho plexo es en la dirección opuesta al flujo de bilis.

Los conductillos biliares de mayor tamaño diluyen la bilis y la alcalinizan, lo cual

de nuevo es análogo a la función de los conductos pancreáticos. Los conductos

biliares sirven simplemente como conductos para la bilis sin modificar de

manera importante su composición, salvo añadir moco. La secreción de moco

probablemente sirve para proteger el epitelio de los conductillos contra los

efectos de surfactante en potencia perjudiciales de la bilis misma. Por último,

35

entre las comidas la bilis es almacenada en la vesícula biliar, que es un saco

ciego revestido por células epiteliales que realizan absorciones intensas

enlazadas por uniones intercelulares herméticas bien desarrolladas. La vesícula

biliar no sólo sirve para almacenar bilis, sino que también la concentra. Empero,

la vesícula biliar no es esencial para la vida, y puede extirparse sin poner en

peligro la nutrición. (Hershel y Levitzky, 2013).

Figura 8. Anatomía funcional del sistema biliar. (Modificada con autorización de

Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books/ McGraw-

Hill, Medical Pub. Division, 2006.)

36

CAPITULO II

MATERIAL Y METODOS

1. LUGAR Y FECHA DE EJECUCION

El presente trabajo de investigación se realizó en el Bioterio y laboratorio del Área

de Fisiología Animal de la Escuela Profesional de Biología de la Facultad de

Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Dicho

trabajo se realizó durante los meses de enero a marzo del año 2017.

2. ANIMALES DE ESTUDIO O MATERIAL BIOLOGICO

Los animales de experimentación fueron 24 ratas albinas machos, Rattus

norvegicus variedad Sprague Dawley, con pesos corporales entre 200 y 250 g.

aproximadamente y, edades entre 3 a 6 meses. Distribuidas en 4 grupos de 6

ratas cada uno, estos animales fueron colocados en jaulas metálicas, se les

proporciono un alimento balanceado y agua potable “ad – libitum.”

3. MUESTRA

Se utilizó como muestra la sangre de la rata en ayunas. Utilizando la segunda gota

de sangre extraída después del corte de la cola de la rata. Se descartó la primera

gota para evitar riesgos de contaminación por factores externos.

4. EQUIPO REQUERIDO

Glucómetro TRUE MATRIX, mide la cantidad de azúcar en la sangre,

generalmente conocido como glucosa en la sangre. La sangre se aplica en la

abertura del canal absorbente de la tira de prueba y es llevada de forma

automática hacia la tira de prueba.

37

5. TIPO DE ESTUDIO

El presente trabajo es de tipo experimental, longitudinal prospectivo.

6. PROTOCOLO

Las ratas se adaptaron a las condiciones del ambiente durante 7 días. Se

separaron cuatro grupos de 6 individuos cada uno, se enjaularon por separado los

grupos, una semana antes de los tratamientos. Las ratas una vez ambientadas, se

pesaron y colocaron en jaulas (6 ratas por jaula), se las sometió a tratamientos con

diferentes dosis de cafeína (50, 75 y 100mg/kg/día), después se les extrajo sangre

para realizar la glucometría (medición de la glucosa utilizando un glucómetro). Al

finalizar el periodo de experimentación se sacrificaron las ratas y se le sometieron

a un estudio histopatológico de páncreas e hígado.

7. VARIABLES

VARIABLE INDICADOR ESCALA

INDEPENDIENTE

Cafeína

Dosis 0, 50, 75, 100 mg/Kg de peso.

Continua

DEPENDIENTE

Niveles de glucosa

0-600 mg/dl

Continua

38

8. DISEÑO EXPERIMENTAL

GRUPOS TRATAMIENTO DOSIS

ADMIISTRADA

N° DE ANIMALES

I CONTROL ---- 6

II Cafeína 50mg/kg/día 6

III Cafeína 75mg/kg/día 6

IV Cafeína 100mg/kg/día 6

TOTAL 24

Se administró por 28 días las dosis de acuerdo a los tratamientos respectivos.

9. PROCEDIMIENTO Y ANALISIS DE LABORATORIO

9.1. DOSAJE

Antes de empezar el tratamiento se hizo una prueba de Glucosa basal. Las dosis

de cafeína fueron administradas con ayuda de una sonda orogástrica.

39

Grupo Control: Se les administró agua y alimento “ad libitum”.

Grupo I: Cafeína 50 mg/día a partir de cafeína.

Grupo II: Cafeína 75 mg/día a partir de cafeína.

Grupo III: Cafeína 100 mg/día a partir de cafeína.

9.2. EXTRACCION DE LA MUESTRA DE SANGRE

La extracción de la muestra de sangre de las unidades de experimentación se

obtuvo de la cola de las ratas, cada siete días, después de iniciado el tratamiento,

para esto se diseñó una ficha donde se tomaron los datos obtenidos en la

glucometría (Anexo 1). Las muestras de sangre se obtuvieron de la siguiente

forma:

Figura 9. Extraccion de la muestra de sangre, paso 1. Se calienta la punta de la

cola con ayuda de la fricción de los dedos, frotando suavemente la cola hacia la

punta para que la sangre fluya fácilmente.

40

Figura 10. Extraccion de la muestra de sangre, paso 2. Se corta la punta de la

cola sin titubear con un bisturí

41

9.3. METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DE LA GLUCOSA

Para la medición de la glucosa se utilizó un glucómetro (TRUE METRIX®). La

prueba en humanos consta en hacer una punción al dedo para obtener la sangre,

en este caso se cortó la punta de la cola de las ratas y así se extrajo la muestra.

Se recibió la sangre en la tira reactiva previamente insertada en el glucómetro

digital (TRUE METRIX®) y este mostro los resultados a través de su monitor.

Figura 11. Glucometría. Determinación de la glucosa

9.4. PREPARACIONES HISTOLOGICAS

9.4.1. SACRIFICIO

Las ratas fueron sacrificadas, después de 28 días de tratamiento con

cafeína. Fueron colocadas en una campana de vidrio conteniendo algodones

con cloroformo, y una vez muertas se les extrajo hígado y páncreas para la

evaluación histológica.

42

Figura 12. Campana de vidrio

Se les abrió con un bisturí por la zona ventral y se procedió a obtener sus

órganos.

Figura 13. Corte con bisturí para extraer sus órganos.

43

9.4.2. TÉCNICA HISTOLÓGICA

Según el método de Harris (Lynch, 1969):

- Fijación.

El proceso de fijación, preserva los tejidos deteniendo la autolisis y a la vez

permite que los tejidos permanezcan sin cambios apreciables luego de

subsecuentes tratamientos. La fijación se hace inmediatamente después de

obtenerse los trozos de los órganos, ya que cualquier demora seca el tejido y

acelera la autolisis.

Las muestras se fijarán en Formol al 10% (formol) por 24 horas, seguidamente

se harán los cortes necesarios, los cuales tendrán un grosor de 3 a 5 mm., los

mismos que se colocan nuevamente en Formol al 10 % por 1 hora,

debidamente etiquetados o rotulados y que serán colocados en el

Autotecnichon.

- Deshidratación y Aclaramiento

Para remover toda el agua de las muestras (tejidos), se procederá con la

siguiente metodología:

Agua corriente, 1 hora

Alcohol 70%, 1 hora

Alcohol 80%, 1 hora

Alcohol 90%, 1 hora

Alcohol 95%, 1 hora

Alcohol 100%, 1 hora

Alcohol 100%, 1 hora

Aclaramiento

En Xilol puro I por 1 hora

En Xilol puro II por 1 hora

44

- Inclusión

Las muestras procedentes del Xilol II se sumergieron en recipientes con

parafina, este proceso de sumergir el tejido en una sustancia firme tal como

la parafina es el medio de inclusión utilizado con más frecuencia. Una vez

incluidos los tejidos en la parafina I se lleva la muestra a la estufa a una

temperatura de 60 °C por espacio de 1 hora se trasladará a parafina II,

también a temperatura de 60 °C por espacio de 1 hora y luego se procede

al bloqueo de las muestras.

- Corte.

Una vez extraídos los tejidos de la parafina, se procederá a la orientación e

inclusión de tejido en los moldes (Placas de Leukart) con parafina diluida

(caliente), para la orientación de la muestra se usarán las pinzas.

Los bloques formados se llevarán a refrigeración por espacio de 1 hora,

para endurecer la parafina lo cual favorece en el corte de las muestras, se

procede al corte mediante el micrótomo deslizante (Rotatorio American

Optical).

El corte de las muestras permite obtener "las cintas" de las mismas. Estas

cintas mediante pinzas se colocan en un flotador de tejidos (que contiene

agua caliente: Baño María 50 °C). El baño María extiende los cortes

histológicos (evitar la presencia de arrugas y aire atrapado); una vez bien

extendidos los cortes, estos se colocan en las láminas portaobjetos

recubiertas con albúmina de Mayer (que favorece la adhesión de los

cortes).

- Coloración con Hematoxilina - Eosina.

Para teñir los cortes histológicos adheridos en los portaobjetos se siguieron

los siguientes pasos:

45

Se empieza colocando las láminas portaobjetos en el Xilol (Xilol I) por 15

minutos para eliminar la parafina de los cortes; luego se pasa al otro

recipiente con Xilol (Xilol II) para completar la eliminación de la parafina.

Después las láminas se trasladan a los alcoholes de una batería de

hidratación:

Alcohol 100%, 1 minuto






Agua corriente, 1 minuto

Luego se procede a la coloración siguiendo los siguientes pasos:

Hematoxilina de Harris, 5 minutos

Agua corriente, 10 minutos

Agua destilada, 1 minuto

Eosina, 20 segundos







Xilol I , 1 minuto

Xilol II , 1 minuto

Finalmente se procederá al montaje (final de los cortes teñidos) usando

unas gotas de Bálsamo de Canadá y laminillas cubreobjetos. Se dejará

secar el bálsamo para luego hacer las evaluaciones correspondientes y

etiquetar las láminas.

46

9.5. Análisis estadístico

En primer lugar, se creará la base datos utilizando el paquete estadístico SPSS

versión 20.0 para Windows. Se describirán las variables incluidas en el estudio

utilizando media y desviación estándar para las variables cuantitativas. Los

datos se expresaron como promedios. Se aplicó la prueba de ANOVA para

establecer las diferencias significativas (p<0.05), se aplicó la prueba de

especificidad de Tukey.

47

CAPITULO III

RESULTADOS

1. EFECTO DE LA CAFEINA SOBRE EL NIVEL DE GLUCOSA

TABLA 1

DETERMINACION DE GLUCOSA BASAL EN Rattus norvegicus var. Sprague

Dawley

TRATAMIENTO CONC. DE

GLUCOSA

S (mg/dL)

F SIGNIFICANCIA

(p)

T I CONTROL 76.00 ± 10.32 0.553

T2 (dosis) 70.67 ± 4.41 0.718 (p>0.05)

T3(dosis) 71.33 ± 6.47 (N.S)

T4(dosis) 73.33 ± 4.93

En la tabla 1, se muestra las concentraciones promedio y desviaciones estándar

de glucosa basal en sangre de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, antes de la

administración de diferentes dosis de cafeína. También se muestra el estadístico

de Fisher (F= 0.718) de la prueba de comparación de ANOVA, el que indica que

no existen diferencias significativas (P>0.05), en la concentración de glucosa

basal.

48

TUKEY (a)

GRAFICO 1. DETERMINACION DE GLUCOSA BASAL EN Rattus norvegicus

var. Sprague Dawley. Se observa la prueba de comparación múltiple de Tukey,

nos muestra que los niveles de glucosa basal son estadísticamente iguales en

Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, de los diferentes grupos de

experimentación, antes de la administración de cafeína.

49

TABLA 2

DETERMINACION DE LOS NIVELES DE GLUCOSA EN Rattus norvegicus var.

Sprague Dawley CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE CAFEINA (50,

75, 100mg/ kg/ día) A LOS 7 DÍAS DE TRATAMIENTO.

TRATAMIENTO NIVEL DE

GLUCOSA

(mg/dL)

F SIGNIFICANCIA

(p)

CONTROL (T1) 77.00±3.10 0.493

T2(50mg) 77.67±12.53 0.831 (p>0.05)

T3(75mg) 70.00±6.75 (N.S)

T4(100mg) 74.67±11.64


de glucosa basal en sangre de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, a los 7

días de la administración de diferentes dosis de cafeína. También se muestra el

estadístico de Fisher (F= 0.831) de la prueba de comparación de ANOVA, el que

indica que no existen diferencias significativas (P>0.05), en la concentración de

glucosa a los 7 días de tratamiento.

50

TUKEY (a)

GRAFICO 2. DETERMINACION DE LOS NIVELES DE GLUCOSA EN Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

CAFEINA (50, 75, 100mg/ kg/ día) A LOS 7 DÍAS DE TRATAMIENTO. Se

observa la prueba de comparación múltiple de Tukey, que indica que los niveles de

glucosa son estadísticamente iguales en Rattus norvegicus var. Sprague Dawley,

a los 7 días de la administración de cafeína.

51

TABLA 3




TRATAMIENTO NIVEL DE

GLUCOSA

(mg/dL)

F SIGNIFICANCIA

(p)

CONTROL (T1) 77.33±4.59 0.180

T2(50mg) 74.33±10.48 1.798 (p>0.05)

T3(75mg) 73.00±3.22 (N.S)

T4(100mg) 68.33±6.77


de glucosa basal en sangre de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, a los 14

días de la administración de diferentes dosis de cafeína. También se muestra el

estadístico de Fisher (F= 1.798) de la prueba de comparación de ANOVA, el que

indica que no existen diferencias significativas (P>0.05), en la concentración de

glucosa a los 14 días.

52

TUKEY (a)

GRAFICO 3. NIVELES DE GLUCOSA EN Rattus norvegicus var. Sprague

Dawley CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE CAFEINA (50, 75, 100mg/

kg/ día) A LOS 14 DÍAS DE TRATAMIENTO. Se observa la prueba de

comparación múltiple de Tukey que indica que la concentración de glucosa es

estadísticamente igual en Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, a los 14 días de

tratamiento.

53

TABLA 4





GLUCOSA

S (mg/dL)

F SIGNIFICANCIA

(p)

CONTROL (T1) 78.33±5.39 0.000…

T2(50mg) 76.33±2.66 22.663 (p<0.01)

T3(75mg) 71.17±6.77 (A.S)

T4(100mg) 57.67±3.14


de glucosa en sangre de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, a los 21 días de

la administración de diferentes dosis de cafeína. También se muestra el estadístico

de Fisher (F= 22.663) de la prueba de comparación de ANOVA, el que indica que

existen diferencias altamente significativas (P<0.01), en la concentración de

glucosa a los 21 días.

54

TUKEY (a, b)




observa la prueba de comparación múltiple de Tukey, la que indica la presencia de

dos grupos (a, b), siendo el tratamiento T4 (100mg/L de cafeina) el que presentó la

menor concentración de glucosa en Rattus norvegicus var. Sprague Dawley con

un promedio de 68.33 mg/dL (a), mientras que los tratamientos T2 y T3 fueron

estadísticamente iguales al control (b), a los 21 días de la administración de

cafeína.

55

TABLA 5


Sprague Dawley CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE CAFEINA (50, 75,

100mg/ kg/ día) A LOS 28 DÍAS DE TRATAMIENTO.


GLUCOSA

S (mg/dL)

F SIGNIFICANCIA

(p)

CONTROL (T1) 78.67±8.02 0.000…

T2(50mg) 78.33±1.37 33.824 (p<0.01)

T3(75mg) 72.33±3.39 (A.S)

T4(100mg) 55.33±2.73

En la tabla 5, se muestra las concentraciones promedio y desviaciones estándar de

glucosa basal en sangre de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, a los 28 días de la

administración de diferentes dosis de cafeína. También se muestra el estadístico de

Fisher (F= 33.824) de la prueba de comparación de ANOVA, el que indica que existen

diferencias altamente significativas (P<0.01), en la concentración de glucosa a los 28 días.

56

TUKEY (a, b)




observa la prueba de comparación múltiple de Tukey, la que indica la presencia de

dos grupos (a, b), siendo el tratamiento T4 (100mg/L de cafeina) el que presentó la

menor concentración de glucosa en Rattus norvegicus var. Sprague Dawley con

un promedio de 55.33 mg/dL (a), mientras que los tratamientos T2 y T3 fueron

estadísticamente iguales al control (b), a los 28 días de la administración de

cafeína.

57

2. ESTUDIO HISTOPATOLOGICO DE HIGADO

En la observación histológica del hígado para el grupo I (control) de Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley se aprecia una citoarquitectura normal (figura 14).

Por el contrario, las dosis de 50, 75 y 100 mg/Kg/día de cafeína provoca

congestión vascular leve (figura 15) y moderado (figura 16 y 17); además

desarreglo arquitectural de los hepatocitos y dilatación de los sinusoides hepáticos

(figura 15 ,16 y 17)

FIGURA 14: Estructura de higado del Tratamiento 1 (control) de Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley, Hematoxilina eosina ( 200X H/E).

Observamos: Vena porta (1), Vaso linfático (2), Arteriola hepática (3), Sinusoide

hepático (4) y Hepatocito (5).

58

FIGURA 15: Estructura de higado del Tratamiento 2 de cafeina (50mg /Kg/dia)

de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, Hematoxilina eosina (400X H/E).

Se observa ciertas alteraciones como: congestión vascular leve, desarreglo

arquitectural de los hepatocitos y dilatación de los sinusoides hepáticos.

Hepatocito (1), Sinusoide congestionada (2).

1

2

59

FIGURA 16. Estructura de higado del Tratamiento 3 con cafeina

(75mg/Kg/dia) de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley ( 400X H/E). Se

observa congestión vascular moderada, desarreglo arquitectural de los hepatocitos

y una clara dilatación de los sinusoides hepáticos. Hepatocitos (1) y Sinusoide

congestionado (2).

1

2

60

FIGURA 17. Estructura de higado del Tratamiento 4 con cafeina (100 mg/Kg/dia) de

Rattus norvegicus var. Sprague Dawley, Hematoxilina eosina ( 400X H/E). Se observa

congestión vascular moderada y dilatación de los sinusoides hepáticos (1), Alteración de

la citoarquitectura de los hepatocitos (2), Conductillo biliar (3), Arteria (4) y Hepatocito (5)

4

2

1

3

5

61

3. ESTUDIO HISTOPATOLÓGICO DE PANCREAS

En la observación histológica del páncreas para el Tratamiento I (control) de

Rattus norvegicus var. Sprague Dawley se aprecia una citoarquitectura normal

(figura 18).

Se observa que en los Tratamientos 2, 3, y 4 (50, 75 y 100 mg/Kg/día de cafeína)

no existe daño ni alteración en la citoarquiectura. (figura 19 ,20 y 21)

FIGURA 18. Estructura de pancreas de tratamiento 1 (control) de Rattus

norvegicus var. Sprague dawley, Hematoxilina eosina ( 200X H/E).

Observamos: (1) Islotes de Langerhans, (2) vaso sanguíneo, (3) acinos

pancreáticos, (4) conducto intercalar.

1

2

3

4

62

FIGURA 19. Estructura de pancreas de tratamiento de cafeina de Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley con 50mg/Kg/dia de cafeina, Hematoxilina

eosina ( 400X H/E). No se encontró alteración en la citoarquitectura de páncreas.

63



eosina ( 200X H/E). No se encontró alteración en la citoarquitectura de páncreas.

64



eosina (200X H/E). No se encontró alteración en la citoarquitectura de páncreas.

65

CAPITULO IV

DISCUSION

Se evaluó la acción crónica de la cafeína sobre los niveles de glucosa en sangre y

alteración histológica en hígado y páncreas de Rattus norvegicus variedad

Sprague Dawley, sometidas a 28 días de tratamiento.

En la tabla 1 y grafico 1 no se observó diferencia significativa (p>0.05) en los

niveles de glucosa encontrados en Rattus norvegicus variedad Sprague Dawley ,

que coinciden con los valores de referencia indicados por Shafrir et al. 1999 son

normales, lo que indica que se encuentra en igualdad de condiciones antes de

iniciar el tratamiento. Actualmente la rata es uno de los animales de mayor

preferencia para las intervenciones experimentales en Diabetes Mellitus y se utiliza

porque es fácilmente manipulable y por su alta capacidad de reproducción.

Además dicho mamífero comparte los niveles de glucosa similares al humano tal

como lo indica Shafrir et al. 1999.

Se pudo observar que el efecto de la cafeína depende de la dosis y el tiempo de

tratamiento al que se le somete al individuo, tal y como lo indica Denaro, 1990;

donde explica que el metabolismo de la cafeína es dependiente de la dosis y

dosificación repetida.

Se observó en la parte histológica, que hubo mayor alteración de la

citoarquitectura en hígado que en páncreas, provocando congestión y dilatación de

los sinusoides hepáticos y una alteración de la citoarquitectura de los hepatocitos,

en las 3 dosis (50mg, 75mg y 100mg). Al ser las ratas una especie en

acondicionamiento, estas al recibir las diferentes dosis de cafeína, su hígado no

metabolizo de manera óptima la cafeína ya que en el T2 Y T3 la glucosa se elevó,

esto se puede deber a que la eliminación de la cafeína del cuerpo ocurre

mayormente por metabolismo hepático, tal como lo indica Fuhr y Rust, 1994.

66

Por otra parte, el hígado desempeña un papel importante en el mantenimiento de

la concentración de glucosa en sangre dentro de límites normales esta información

la indica Denaro, 1990 esto se puede ver en la tabla 5 y grafico 5 donde hay una

disminución de glucosa en el tratamiento 4 a los 28 días, la cafeína provoca una

disminución significativa (p>0.01) en los niveles de glucosa, disminuyo hasta 55.33

mg/dl, en Rattus norvegicus var. Sprague Dawley lo cual coincide también con

Gramham et al. 2001; Feinberg et al. 2008 que dependiendo del consumo del café

(es decir, del número de tazas y la cantidad de café contenido en las mismas), se

ha reportado un efecto protector en enfermedades como Diabetes Mellitus tipo 2

(DM2).

También se observó que en páncreas no hubo alteración en su citoarquitectura lo

cual indica que no hubo problemas en el mecanismo de la insulina. Como dice

Costanzo, 2011, los aumentos en la concentración de glucosa en sangre estimulan

rápidamente la secreción de insulina. Por la preeminencia de la glucosa como

estimulante, se utiliza para describir el mecanismo de la secreción de insulina por

la célula β.

Tuomilehto et al. (2001; 2004) y Kagami et al. (2008) afirman que la cafeína podría

proteger a la célula β pancreática in vivo por su efecto antioxidante; previniendo su

disfunción y por lo tanto preservando las reservas de insulina. Además, por lo que

se conoce de los estudios básicos de la cafeína, esta disminuye la producción de

radicales libres, al tener una acción antioxidante.

67

CONCLUSIONES

1. La cafeína provoco diferencias significativas (p<0.01) que se evidenciaron a los 21

días de tratamiento en el Tratamiento 4 (100mg/Kg/día), donde la concentración

de glucosa en promedio fue de 57.67mg/dl y a los 28 días de tratamiento la

cafeína provoco diferencias altamente significativas (p<0.01) en el Tratamiento 4

(100mg/Kg/día), la concentración de glucosa disminuyo a 55.33 mg/dl, en Rattus

norvegicus var. Sprague Dawley.

2. La cafeína en dosis de 50, 75 y 100mg/Kg/día a los 28 días de tratamiento

provocaron congestión y dilatación de los sinusoides hepáticos y una alteración de

la citoarquitectura de los hepatocitos.

3. En concentraciones crecientes de cafeína, Tratamiento 4 (100mg/kg/día)

provocaron congestión vascular de leve a moderada en hígado, mientras que en

páncreas no se encontró daño histológico.

68

RECOMENDACIONES

Hacer estudios con distintos tiempos de administración de cafeína para determinar

el mínimo necesario para que exista el efecto crónico de la misma.

Investigar el efecto de la cafeína en casos como en ratas diabéticas, obesas y

genéticamente predispuestas a desarrollar la enfermedad.

Hacer una medición a la par de insulina en un próximo trabajo de investigación

para poder precisar cuánto aumenta o disminuye la hormona.

69

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74

ANEXOS

75

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

FICHA DE RECOLECCION DE DATOS DE GLUCOSA

DATOS GENERALES:

DIA:

HORA:

SEMANA: 1 2 3 4

GLUCOMETRIA:

OBSERVACIONES:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ESPECIMEN

1 ESPECIMEN

2 ESPECIMEN

3 ESPECIMEN

4 ESPECIMEN

5 ESPECIMEN

6

T1 (control)

T2

T3

T4

76

Resultados del ANOVA de las variables tomadas de los individuos de Rattus norvegicus var. Sprague Dawley.

Descriptivos

N Media Desviación estándar

Error estándar

95% del intervalo de confianza para la media

Mínimo Máximo Límite inferior Límite

superior

G1 CONTROL 6 76.0000 10.31504 4.21110 65.1750 86.8250 67.00 89.00

T2 6 70.6667 4.41210 1.80123 66.0364 75.2969 65.00 74.00

T3 6 71.3333 6.47045 2.64155 64.5430 78.1236 63.00 76.00

T4 6 73.3333 4.92612 2.01108 68.1637 78.5030 67.00 77.00

Total 24 72.8333 6.79940 1.38792 69.9622 75.7045 63.00 89.00

G2 CONTROL 6 77.0000 3.09839 1.26491 73.7484 80.2516 75.00 81.00

T2 6 77.6667 12.53262 5.11642 64.5145 90.8188 62.00 89.00

T3 6 70.0000 6.75278 2.75681 62.9134 77.0866 62.00 77.00

T4 6 74.6667 11.63901 4.75161 62.4523 86.8811 62.00 88.00

Total 24 74.8333 9.22033 1.88209 70.9399 78.7267 62.00 89.00

G3 CONTROL 6 77.3333 4.58984 1.87380 72.5166 82.1501 73.00 83.00

T2 6 74.3333 10.48173 4.27915 63.3334 85.3332 61.00 83.00

T3 6 73.0000 3.22490 1.31656 69.6157 76.3843 70.00 77.00

T4 6 68.3333 6.77249 2.76486 61.2260 75.4406 63.00 77.00

Total 24 73.2500 7.18846 1.46734 70.2146 76.2854 61.00 83.00

G4 CONTROL 6 78.3333 5.39135 2.20101 72.6755 83.9912 72.00 84.00

T2 6 76.3333 2.65832 1.08525 73.5436 79.1231 74.00 80.00

T3 6 71.1667 6.76511 2.76184 64.0671 78.2662 64.00 80.00

T4 6 57.6667 3.14113 1.28236 54.3703 60.9631 54.00 61.00

Total 24 70.8750 9.36837 1.91231 66.9191 74.8309 54.00 84.00

G5 CONTROL 6 78.6667 8.01665 3.27278 70.2537 87.0796 73.00 89.00

T2 6 78.3333 1.36626 .55777 76.8995 79.7671 76.00 80.00

T3 6 72.3333 3.38625 1.38243 68.7797 75.8870 68.00 75.00

T4 6 55.3333 2.73252 1.11555 52.4657 58.2009 52.00 58.00

Total 24 71.1667 10.59806 2.16332 66.6915 75.6418 52.00 89.00

77

ANOVA

Suma de cuadrados gl Media

cuadrática F Sig.

BASAL Entre grupos 103.333 3 34.444 .718 .553

Dentro de grupos 960.000 20 48.000

Total 1063.333 23

SEMANA 1

Entre grupos 216.667 3 72.222 .831 .493


Total 1955.333 23

SEMANA 2

Entre grupos 252.500 3 84.167 1.798 .180


Total 1188.500 23

SEMANA 3

Entre grupos 1559.792 3 519.931 22.663 .000


Total 2018.625 23

SEMANA 4

Entre grupos 2158.000 3 719.333 33.824 .000


Total 2583.333 23

78

List of Chemicals with Activities Coffea arabica (Rubiaceae)

CHEMICAL ACTIVITIES REFERENCE

3,4-DICAFFEOYLQUINIC-ACID

Antioxidant Cancer-Preventive

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3,5-DICAFFEOYLQUINIC-ACID

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ALLANTOIN

Antioxidant A.L.L. Hunting. Encyclopedia of Shampoo Ingredients. Micelle Press, Cranford NJ. 467 pp.

ALPHATOCOPHEROL

Antidiabetic Soumyanath, A. Ed. 2006. Traditional Medicines for Modern Times - Antidiabetic Plants. CRC Press, Taylor & Francis Group. Boca Raton, FL. 314 pp.

Antioxidant 5 x quercetin

Antioxidant IC34=10 uM

BETA-CAROTENE Leaf Antioxidant Pizzorno, J.E. and Murray, M.T. 1985. A Textbook of Natural Medicine. John Bastyr College Publications, Seattle, Washington (Looseleaf).

BETA-SITOSTEROL Seed


Economic & Medicinal Plant Research, 5: 363.

Hepatoprotective Malini, T. and Vanithakumari, G. 1989. Rat Toxicity Studies With B-Sitosterol. Journal of Ethnopharmacology, 28: 221-234, 1990.

Hypoglycemic Ivorra, M.D., Paya, M., and Villar, A. 1989. A Review of Natural Products and Plants as Potential Antidiabetic Drugs. Journal of Ethnopharmacology, 27: 243-275, 1989.

CAFFEIC-ACID Leaf Antihepatoadenomic 200 ppm diet orl mus

Ohnishi, M., Morishita, H., Iwahashi, H., Toda, S., Shirataki, Y., Kimura, M., and Kido, R.

79

1993. Inhibitory Effects of Chlorogenic Acids on Linoleic Acid Peroxidation and Haemolysis. Phytochemistry. 36(3): 579-583. 1994.

Antihepatotoxic

Antioxidant 50 uM Ki Soon Rhee. Oilseed Food Ingredients Used To Minimize Oxidative Flavor Deterioration in Meat Products. Phenolic Compounds in Food and Their Effects on Health, Ch.18.

Antioxidant IC57=30 ppm Antioxidant 1/3 quercetin

Antioxidant 30 mM

Antioxidant 1.3 x Vit. E

Antioxidant 1/2 BHA

Hepatocarcinogenic 400 ppm diet orl mus (in the absence of alcohol)

Hepatoprotective Advance in Chinese Medicinal Materials Research. 1985. Eds. H. M. Chang, H. W. Yeung, W. -W. Tso and A. Koo. World Scientific Publishing Co., Philadelphia Pa., page 210.

Hepatotropic

CAFFEINE Seed Hypoglycemic Aloe Research Council - Duke writeup of non-peer reviewd book by Coats and draft by Henry

CHLOROGENIC-ACID Seed

Anticancer (Liver) Economic & Medicinal Plant Research, 6: 189

Antidiabetic Ohnishi, M., Morishita, H., Iwahashi, H., Toda, S., Shirataki, Y., Kimura, M., and Kido, R. 1993. Inhibitory Effects of Chlorogenic Acids on Linoleic Acid Peroxidation and Haemolysis. Phytochemistry. 36(3): 579-583. 1994.

Antioxidant IC53=200 ppm

80


Antioxidant IC50=54.2 uM

Hepatoprotective Huang, K. C. 1993. The Pharmacology of Chinese Herbs. CRC Press, Boca Raton, FL 388 pp.

Hypoglycemic

CHOLINE Seed Antidiabetic Davies, S., and Stewart, A. 1990. Nutritional Medicine. Avon Books, New York. 509pp.

Hepatoprotective Newall, C. A., Anderson, L. A. and Phillipson, J. D. 1996. Herbal Medicine - A Guide for Health-care Professionals. The Pharmaceutical Press, London. 296pp.

CYANIDIN Plant Antioxidant ID50=3.5-22 uM

Lydon, J. & Duke, S., The potential of pesticides from plants, pp. 1-41 in Craker, L. & Simon, J., eds, Herbs, Spices & Medicinal Plants: Recent Advances in Botany, Horticulture, & Pharmacology, v. 4, Oryx Press, Phoenix, 1989, 267pp.

Antioxidant 4.4 x Vit. E

CYSTEINE Seed Antioxidant Jim Duke's personal files.


Economic & Medicinal Plant Research, 6: 235

Hepatoprotective 100 ppm

Aloe Research Council - Duke writeup of non-peer reviewd book by Coats and draft by Henry

FIBER Seed Antidiabetic

FIBER Leaf Antidiabetic

GAMMATOCOPHEROL Seed

Antioxidant 10-15 ug/g


ISOCHLOROGENICACID Seed

Antioxidant Phenolic Compounds in Food and Their Effects on Health, 64.

ISOEUGENOL Seed Antioxidant IC79=30 ppm

LIGNOCERIC-ACID Seed Antihepatotoxic

81

LINOLEIC-ACID Seed Hepatoprotective

METHIONINE Seed Antihepatotic Jeffery B. Harborne and H. Baxter, eds. 1983. Phytochemical Dictionary. A Handbook of Bioactive Compounds from Plants. Taylor & Frost, London. 791 pp.

Antioxidant

NIACIN Seed Antidiabetic

Hepatoprotective

Hepatotoxic

Hypoglycemic

NIACIN Leaf Antidiabetic

Hepatoprotective

Hepatotoxic

Hypoglycemic

P-COUMARIC-ACID Plant

Antihepatotoxic Jeffery B. Harborne and H. Baxter, eds. 1983. Phytochemical Dictionary. A Handbook of Bioactive Compounds from Plants. Taylor & Frost, London. 791 pp.


Antioxidant 1/3 BHA

Antiperoxidant IC50=>100 uM

Planta Medica, 57: A54, 1991.

PECTIN Seed Hypoglycemic Joseph, J., Nadeau, D. and Underwood, A. 2001. The Color Code. Hyperion, NY.

SALICYLATES Seed Hyperglycemic Newall, C. A., Anderson, L. A. and Phillipson, J. D. 1996. Herbal Medicine - A Guide for Health-care Professionals.The Pharmaceutical Press, London. 296pp.

Hypoglycemic Newall, C. A., Anderson, L. A. and Phillipson, J. D. 1996. Herbal Medicine - A Guide for Health-care Professionals.The Pharmaceutical Press, London. 296pp.

SCOPOLETIN Seed Antihepatotoxic Bisset, N.G., ed. 1994. Herbal Drugs and Phytopharmaceuticals. CRC Press. Boca Raton, FL. 566 pp.

82

Antioxidant

Hepatoprotective Wichtl, M. 1984. Teedrogen. Ein Handbuch fur Apotheker und Arzte. Wissenschaftliche Verlagsgesellscharft. mbH Stuttgart. 393 pp.

Hypoglycemic Economic & Medicinal Plant Research, 6: 165

SPERMIDINE Seed Antioxidant

TANNIC-ACID Seed Hepatotoxic Huang, K. C. 1993. The Pharmacology of Chinese Herbs. CRC Press, Boca Raton, FL 388 pp.

THEOPHYLLINE Seed Hypoglycemic

TRIGONELLINE Seed Hypoglycemic 500-3,000 mg/man/day

Martindale's 28th

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FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS ESCUELA PROFESIONAL Y