Inanición

Consecuencias metabólicas de la inanición y restricción energética

Restricción calórica

Inanición

Consumo muy bajo de energía a partir de alimentos

• Pérdida importante de peso corporal

• No causa desnutrición

Consumo total de alimentos insuficiente (energía, proteína y micronutrimentos).

• Pérdida dramática de peso corporal
• Causa desnutrición

Deficiencia de nutrimentos

Falta de ingestión

Alteración del metabolismo nutrimental

Causas

Incremento de los requerimientos

Combinación de todas las anteriores

Gasto excesivo

Ayuno: ausencia de energía proveniente de los alimentos

Inanición:Condición fisiológica que resulta de un balance negativo de proteínas o de energía

Sarcopenia: depleción de masa muscular y función muscular en el anciano

Caquexia:Depleción de proteínas que resulta de estrés metabólico o de inflamación persistente de bajo grado

Desnutrición: estado patológico y sistémico que puede ser reversible. Ej. marasmo, kwashiorkor

Insulina

Glucagón

1. Consumo de carbohidratos y proteínas estimulan secreción
2. Determina utilización de CHO y PRO
3. Estimula síntesis de glucógeno, triglicéridos y proteínas
4. Inhibe glucogenólisis, lipólisis y proteólisis

1. Consumo de proteínas estimula secreción
2. Estimula glucogenólisis en hígado
3. Estimula liberación de glucosa a la circulación

Metabolismo postprandial

Ayuno postabsortivo

Carbohidratos

Ayuno prolongado

Carbohidratos

Ayuno prolongado

Carbohidratos

Ayuno prolongado

Carbohidratos

Ayuno temprano

Proteínas

Ayuno prolongado

Proteínas

Efectos inanición

• Disminución de transtiretina
• Disminución en proteína unida a retinol
• Incremento de bilirrubina en plasma
• Hiperuricemia
• Disminución de vaciamiento gástrico
• Hipotensión
• Náusea
• Disminución de peso corporal
• Disminución de masa magra

Pérdida de agua65% corresponde a volumen EC

Peso corporal

Ayuno 2-3 d

65% corresponde a pérdidas de agua

Peso corporal

Ayuno 2-3 sem

Corresponde a masa grasa y masa magra

Deficiencia de Agua

Falta de consumo (deshidratación)

• Sin cambios en volumen EC
• Sed
• Hipernatremia
• Aumento de viscosidad plasmática
• Incremento leve en albúmina sérica y hematocrito
• Hiperosmolaridad
• Confusión
• Debilidad
• Letargia
• Coma
• Muerte

Pérdida de sodio

• Disminuye volumen EC
• Pérdida de peso
• Falta firmeza en la piel
• Membranas mucosas secas
• Hiponatremia
• Aumenta concentración de urea en suero
• Anorexia
• Náusea

Balance nitrogenado

Manifestaciones clínicas

Manifestaciones metabólicas

Mejor eficiencia de retención urinaria y dietética Menor recambio Disminución en la oxidación de aa

Disminución de T3 en plasmaDisminución de leptina en plasma Aumenta concentración de grelina en plasma Disminuye secreción de catecolaminas

HipoterminaHipometabolismo Anemia Problemas de función CV y respiratoria Úlceras Pérdida de hueso Inmunodeficiencia

Metabolimsoproteínas

Baja concentración de insulina Aumenta concentración de GH Baja concentración de IGF-1

Inanición

Consumo total de alimentos insuficiente (energía, proteína y micronutrimentos).

• Pérdida dramática de peso corporal (temprana)
• Disminución del gasto energético basal

Ayuno basal o postabsorptivo

1. Baja concentración de glucosa en sangre:
1. baja secreción de insulina
2. aumenta secreción de glucagón
2. Hígado:
1. gluconeogénesis: síntesis de glucosa a partir de lactato, glicerol y aminoácidos
2. glucogenólisis
3. no hay glucogénesis (síntesis de glucógeno)
3. Músculo:
1. proteólisis (aminoácidos para gluconeogénesis)
4. Tejido adiposo:
1. lipólisis (oxidación de ácidos grasos libres)
5. Cerebro
1. mantiene su consumo de glucosa como principal fuente de energía

Glucosa circulante proviene de: 50% glucogenólisis50% gluconeogénesis

• Baja concentración de glucosa en sangre:
• baja secreción de insulina
• aumenta secreción de glucagón
• Hígado:
• oxidación de grasas
• producción de acetil CoA
• producción de acetona
• glucogenólisis
• gluconeogénesis
• Músculo:
• proteólisis: movilización de aminoácidos
• glucogenólisis
• gluconeogénesis
• Tejido adiposo:
• lipólisis (oxidación de ácidos grasos libres)
• Cerebro
• mantiene su consumo de glucosa como principal fuente de energía

Ayuno prolongado (12-24h)

• Baja concentración de glucosa en sangre:
• baja secreción de insulina
• aumenta secreción de glucagón
• Hígado:
• oxidación de grasas
• producción de acetil CoA
• producción de cuerpos cetónicos: acetona, b-hidroxibutirato y acetoacetato
• agotamiento total de la reserva de glucógeno
• ciclo de cori: producción de lactato y piruvato
• gluconeogénesis: a partir de alanina y glutamina
• Músculo:
• proteólisis: movilización de aminoácidos
• agotamiento importante de la reserva de glucógeno
• oxidación de BCAA
• gluconeogénesis
• Tejido adiposo:
• lipólisis (oxidación de ácidos grasos libres)
• Cerebro
• disminuye el consumo de glucosa
• aumenta el consumo de cuerpos cetónicos como principal fuente de energía

Ayuno prolongado (2-3 días)

Disminuye la glucosa circulanteDisminuye la utilización periférica de glucosa

• Riñón:
• aumenta pérdida de nitrógeno en forma de urea
• detección de 3-metilhistidina (rompimiento de proteína miofibrilar)
• Peso corporal
• pérdida de agua extracelular

Cuerpos cetónicos

• Cuerpos cetónicos presentes en sangre en muy baja concentración (menor o igual a 0.1 nmol/L)
• acetoacetato: soluble en agua
• beta-hidroxibutirato: soluble en agua
• acetona: hidro y liposoluble (aliento con olor dulce)
• Se oxidan en mitocondria
• Acetoacetato aporta del 2-3% de la energía en hígado

Condiciones fisiológicas

Capacidad beta-oxidativa en hígado determina la cetonemia!

Cuerpos cetónicos

AYUNO

Cetosis

Después de 2 semanas

• Músculo
• oxidación de CC disminuye
• oxidación de FFA aumenta
• Riñón
• reabsorción de CC en túbulos renales
• Cerebro
• aumenta consumo de CC
• 60% se oxidan por completo
• 40% se reciclan a piruvato y lactato para gluconeogénesis, esto ahorra la utilización de aa para producir glucosa
• disminuye en gran medida (50%) consumo de glucosa

• Concentración en sangre
• acetoacetato mayor a 1.0 mml/L
• beta-hidroxibutirato mayor a 2-3 mmol/L
• CC aportan del 30-40% de la energía en ayunos de más de 3 días

Ayuno prolongado (más de 3 días)

adaptación o muerte!

Masa magra1-2 kg en 1 semana

Masa magra1-2 kg de pérdida en la primer semana adaptación o muerte

• Tejido adiposo:

• lipólisis (oxidación de ácidos grasos libres)
• Cerebro
• disminuye el consumo de glucosa
• aumenta el consumo de cuerpos cetónicos como principal fuente de energía
• Riñón:
• pérdida de nitrógeno en forma de urea se reduce al 50%
• aumenta pérdida de nitrógeno en forma de amonio
• 3-metilhistidina regresa a niveles preayuno
• Peso corporal
• tejido adiposo
• tejido magro

• Baja concentración de glucosa en sangre:
• baja secreción de insulina
• aumenta secreción de glucagón
• Hígado:
• oxidación de grasas
• producción de acetil CoA
• producción de cuerpos cetónicos: acetona, b-hidroxibutirato y acetoacetato
• agotamiento total de la reserva de glucógeno
• ciclo de cori: producción de lactato y piruvato
• gluconeogénesis: a partir de alanina y glutamina
• Músculo:
• disminuye proteólisis: principal sustrato oxidativo es leucina
• disminuye liberación de glutamina y alanina (ahorro de masa muscular)

• oxidación de CC (estimula secreción de insulina que ahorra masa muscular)
• oxidación de FFA (ahorra oxidación de BCAA)

Ayuno prolongado (más de 3 días)

Inanición y supervivencia

60 días de ayuno

• 100% pérdida de masa grasa
• 33% pérdida de masa magra

50% masa magra100% masa grasa

muerte!

Pérdida de masa grasa determina supervivencia- disponibilidad de FFA para producción de CC y energía

Desnutrición

Es un estado patológico, sistémico, potencialmente reversible Deficiente incorporación de nutrimentos en la célula Determinado por factores ambientales, genéticos, neuroendócrinos y curso de vida del individuo

AnorexiaDef. nutrimentos Malaabsorción Metabolismo alterado

Ingestión inadecuada

Pérdida de pesoSe detiene el crecimiento Inmunidad deprimida Daño epitelial

Enf. infecciosasincrementan la incidencia, duración y gravedad

MarasmoConsumo crónico de dieta insuficiente en energía y proteína.

• Retraso en crecimiento lineal
• Depleción masa grasa
• Depleción de masa muscular

KwashiorkorConsumo crónico de dieta suficiente en energía e insuficiente en proteína.

• Hipoalbuminenia
• Edema
• Hígado graso
• Cambios en piel y cabello

CaquexiaConsumo insuficiente de alimentos resultado de enfermedad

• Pérdida de peso corporal
• Pérdida de masa magra

• Anorexia inducida por citocinas
• Anemia
• Concentraciones anormales de proteínas de respuesta aguda

Restricción calórica

Consumo muy bajo de energía que produce pérdida importante de peso pero no causa desnutrición

Se asocia a esperanza de vida y retraso del envejecimiento

RC en humanos

Disminuye marcadores inflamatorios y citocinasDisminuye presión arterial y engrosamiento de la capa media en las arterias Disminuye T3, estradiol y testosterona Aumenta HDL y adiponectina

Efectos

Previene desarrollo de sobrepeso y obesidad y diabetesPreviene estrés oxidativo, inflamación y disfunción centricular Disminuye TC, LDL, glicemia, insulina

Posibles explicaciones

6. Mitigación de inflamación sistémica crónica mediada por CRP, TNFa, IL-6 7. Aumenta niveles de corticosterona y proteínas de calor 8. Aumenta expresión de sistemas de reparación de ADN 9. Regula mecanismos de defensa antioxidante 10. Menor producción de radicales libres

1. Disminución de la actividad de vías relacionadas con IGF-1, insulina y TOR2. Disminución de concentraciones de T3 3. Disminución de concentración de testosterona y leptina 4. Aumenta concentración de cortisol, adiponectina y grelina 5. Aumenta la capacidad de autofagia mediada por insulina, IGF-1 y glucagón

Abreviaturas y Glosario

N: nitrógeno Na: sodio T3: hormona triyodotironina TC: colesterol total TNFalfa: factor de necrosis tumoral alfa TOR: target of rapamycin (cinasa) PRO: proteínas TG: triglicéridos

AA: aminoácidosADN: ácido desoxiribonucleicoAG: ácidos grasos Ala: alanina BCAA: aminoácidos de cadena remificada CC: cuerpos cetónicos CHO: carbohidratos CRP: proteína C reactiva CV: cardiovascular EC: extracelularFFA: ácidos grasos libres GH: hormona de crecimiento Glu: glucosa HDL: lipoproteína de alta densidad IGF-1: factor de crecimiento insulínico IL-6: interleucina 6 H2O: agua IC: intracelular Leu: leucina LDL: lipoproteína de baja densidad

Glosario

Gluconeogénesis: síntesis de glucosa a partir de precursores no glúcidosGlucogenólisis: rompimiento de glucógeno (reserva de energía) para liberar glucosa Hiponatremia: baja concentración de sodio en sangre Hipernatremia: elevada concentración de sodio en sangre Hipotermina: baja temperatura corporal Lipólisis: movilización de lípidos desde la reserva grasa en tejido adiposo a tejidos periféricos Proteólisis: degradación de proteína

Bibliografía

- Ross, A.C., Caballero, B., Cousins, R.J., Tucker, K.L., Ziegler, T.R. Modern Nutrition in Health and Disease. Lippincott Williams and Wilkins. 11th ed. 2014 - Rabinowitz JD, White E. Autophagy and metabolism. Science. 2010;330(6009):1344-1348. doi:10.1126/science.1193497 - Finn PF, Dice JF. Proteolytic and lipolytic responses to starvation. Nutrition. 2006;22(7-8):830-844. doi:10.1016/j.nut.2006.04.008 - Viscarra JA, Ortiz RM. Cellular mechanisms regulating fuel metabolism in mammals: role of adipose tissue and lipids during prolonged food deprivation. Metabolism. 2013;62(7):889-897. doi:10.1016/j.metabol.2012.12.014 - Long He, Jie Zhang, Jinshan Zhao, Ning Ma, Sung Woo Kim, Shiyan Qiao, Xi Ma, Autophagy: The Last Defense against Cellular Nutritional Stress, Advances in Nutrition, Volume 9, Issue 4, July 2018, Pages 493–504, https://doi.org/10.1093/advances/nmy011 - John W. Carbone, James P. McClung, Stefan M. Pasiakos, Skeletal Muscle Responses to Negative Energy Balance: Effects of Dietary Protein, Advances in Nutrition, Volume 3, Issue 2, March 2012, Pages 119–126, https://doi.org/10.3945/an.111.001792

Bibliografía

-Soeters, M.R., Soeters, P.B., Schooneman, M.G., Houten, S.M. and Romijn, J.A. Adaptive reciprocity of lipid and glucose metabolism in human short-term starvation. Am J Physiol Endocrinol Metab. (2012), 303: E1397–E1407 doi:10.1152/ajpendo.00397.2012 - McCue, M.D., Terblanche, J.S. and Benoit, J.B. Learning to starve: impacts of food limitation beyond the stress period. J Exp Biol. (2017) 220: 4330-4338 doi:10.1242/jeb.157867

¡Gracias!

Consumo de glucosa en periodos de ayuno e inanición

Postprandio

Ayuno

Inanición

Utilización de reservas energéticas y glicemia en periodos de ayuno e inanición

Fases del ayuno

Fase 1: ayuno fisiológico (1 día)

• Producción de glucosa en hígado (gluconeogénesis)
• Inicio de lipólisis (liberación de glicerol y FFA)
• Inicia proteólisis (catabolismo de proteínas no esenciales)

Fase 2: adaptación (3 días)

• Lipólisis (consumo de FFA en hígado y músculo)

• Producción de cuerpos cetónicos en hígado (consumo en cerebro, corazón y músculo)

Fase 3: utilización de reserva grasa (semanas)

• Proteólisis (catabolismo de proteínas esenciales
• Fallo multiorgánico
• Muerte

Sustratos para cetogénesisAcil CoA proveniente de oxidación de lípidos Sustratos para gluconeogénesisglicerol proveniente de lipólisis aminoácidos (alanina, glutamina) piruvato (oxidación de lípidos) lactato (ciclo de cori)

• Bajos niveles de glicemia estimulan la liberación de glucagon en páncreas
• Glucagon estimula lipólisis en TA
• FFA se liberan a circulación:
• se consumen en músculo como fuente de energía
• se utilizan para cetogénesis en hígado
• Glucagon estimula glucogenólisis y gluconeogénesis en hígado para producción de glucosa y consumo propio y periférico
• Adrenalina estimula glucogenólisis (rompimiento de glucógeno) en músculo y glucólisis para consumo propio de glucosa