UNIVERSIDAD DE COLIMA MAESTRÍA EN CIENCIAS MÉDICAS COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES DE LACTATO SANGUÍNEO EN PRESENCIA DE PIROFOSFATO DE TIAMINA EN PERSONAS SEDENTARIAS SUJETAS A UNA ACTIVIDAD FÍSICA MODERADA Tesis para obtener el grado de Maestro en Ciencias Médicas presenta Víctor Manuel Bautista Hernández Asesor básico D en C José Clemente Vásquez Jiménez Asesor clínico D en C Raúl López Ascencio Colima, Col., marzo de 2002. UNIVERSIDAD DE COLIMA Centro Universitario de Investigaciones Biomédicas Colima, Col., a 4 de marzo del 2002 Dr. Benjamín Trujillo Hernández Coordinador del Posgrado en Ciencias Médicas Universidad de Colima Presente Estimado Dr. Trujillo: Le informo que una vez revisada la versión final del trabajo de Tesis que realizó el Médico Especialista en Medicina del Deporte y estudiante de la Maestría en Ciencias Médicas, Víctor Manuel Bautista Hernández, con el título “Disminución de los niveles de lactato sanguíneo en presencia de pirofosfato de tiamina en personas sedentarias sujetas a una actividad física moderada”, y habiendo quedado debidamente incorporadas las sugerencias vertidas durante la presentación del Seminario de Avance, la considero concluida y doy mi consentimiento para que se continúe con los trámites necesarios para la obtención del grado. Sin otro particular, me despido enviándole un cordial saludo. Colima, Col a 4 de marzo del 2002 Dr. Benjamín Trujillo Hernández Coordinador del Posgrado en Ciencias Médicas Universidad de Colima Estimado DR. Trujillo. Le informo que una vez revisada la versión final del trabajo de Tesis que realizó el Médico especialista en Medicina del Deporte y estudiante de la Maestría en Ciencia Médicas, víctor Manuel Bautista Hernández, con el titulo “Disminución de los niveles de Lactato sanguíneo en presencia de pirofosfato de tiamina en personas sedentarias sujetas a una actividad física moderada “ y habiendo quedado debidamente incorporadas las sugerencias vertidas durante la presentación del Seminario de Avance, la considero concluida y doy mi consentimiento para que se continué con los tramites necesarios para la obtención del grado. Sin otro particular, me despido enviándolo un cordial saludo. DEDICATORIA A Dios por darme la vida A mis padres Amparo y Eufrasia por su ejemplo A mis hermanos: Nena,Gloria,Pepe,Miguel,LeniayLuispor su cariño A mi esposa Leticia por su comprensión A mis hijos Liza, Victor y Karla por su amor A mis asesores Clemente y Raúl por su paciencia El hombre sabio querrá estar siempre con quién sea mejor que él Platón. AGRADECIMIENTOS Muy especialmente a mis asesores D en C José Clemente Vásquez Jiménez Y D en C Raúl López Ascencío porque gracias a su invaluable e incondicional apoyo ,he logrado la culminación de este trabajo de gran importancia para mi vida profesional. Al centro Universitario de Investigaciones Biomédicas de la Universidad de Colima así, como a todos mis maestros que con sus conocimientos y su disposición contribuyeron a mi formación como maestro en Ciencias Medicas Al C Rector de mi alma mater Dr. Carlos Salazar Silva por la beca otorgada para realizar la maestría en Ciencias Medicas, así como las facilidades para la realización del trabajo de investigación A todos mis compañeros por sus consejos ,apoyos y criticas durante el postgrado lo que sin duda enriqueció en su momento mis participaciones; muchas gracias. INDICE DE FIGURAS Figura Pagina 1 Ciclo de Emden Meyerhof 4 2 Mecanismos de producción del lactato 6 3 Pirofosfato de Tiamina 10 4 Descarboxilación oxidativa del Piruvato 12 5 Promedio de edad 25 6 Promedio de estatura 25 7 Promedio de peso 26 8 Promedio de Indice de Masa Corporal 26 9 Niveles de Lactato Basal 27 10 Niveles de Lactato Posejercicio 27 i INDICE INDICE DE FIGURAS i RESUMEN ii ABSTRACT iii 1.- INTRODUCCIÓN 1 2.- ANTECEDENTES 3 2.1- Glucólisis 2.2- Ácido Láctico 2.3-.Pirofosfato de Tiamina 3 5 10 3.- PLANTEAM IENTO DEL PROBLEMA 16 4.- HIPÓTESIS 18 5.- OBJETIVOS 19 6.- MATERIAL Y METODOS 20 6.1.- Diseño de estudio 6.2.- Población de estudio 6.3.- Criterios de inclusión 6.4.- Criterios de exclusión 6.5.- Tamaño de muestra 6.6.- Análisis de muestra 6.7.- Descripción del estudio 6.8.- Aspectos éticos 20 20 20 20 21 21 22 24 7.- RESULTADOS 25 8.- DISCUSIÓN 29 9.- CONCLUSIONES 33 10.- REFERENCIAS 34 11.-ANEXOS 37 SUMMARY Objective: To determine the levels of blood lactate in presente of thiamine pyrophosphate in sedentary people subject to moderate physical activity. Material and Methods: A clinical trial was carriel out in 29 persons where each one was their own control a placebo solution (sterile water) was administered dissolved in 80 ml of isotonic solution (0.9%) of NaCI and after this thiamine pyrophosphate (TPP) to dose of 1 mg/kp was admìnistered intravenously; 24 hs after application of both solutions the lactate levels at rest and postexercise, (work load in a no-end band to a speed of 10 km x 10 minutes). Averages, standard deviatíon and varíance were employed as descriptive statistic. For inferencial statistic the matched Student’s t test was employed. Significant differences were considered when p<0.05 Results:In the rest case for placebo solution,lactate levels were 1.9 2 0.37 mmol/L mean while for PPT solution lactate levels were 1.7 + 0.36 mmol/L ( p = 0.09) In postexercise case, those persons with placebo solution had lactate levels of 4.3 + 1.2 mmol/L and those with PPT solution had lactate levels of 2.9 2 0.91 mmol/L (p= 0.0000003) Conclusions: The levels of blood lactate are lower in presente of thiamine pyrophosphate in sedentary people subject to a moderate physical activìty. ii RESUMEN 0bjetivo:Determinar los niveles de lactato sanguíneo en presencia de pirofosfato de tiamina en personas sedentarias sujetas a una actividad física moderada. Material y Metodos: Se realizó un ensayo clínico en 29 sujetos, donde cada uno sirvió como su propio control, administrándoles primero una solución placebo cuyo contenido fue agua estéril disuelta en 80 ml de solución isotónica 0.9% de NaCI y posteriormente pirofosfato de tiamina (PPT) a dosis de 1 mg/kp por vía intravenosa ;determinándose a las 24 hs de la aplicación de ambas soluciones los niveles de lactato en condiciones de reposo y posejercicio, esto ultimo después de una carga de trabajo en una banda sin fin a una velocidad de 10 km x 10 minutos; utilizándose para efectos de estadística descriptiva los promedios, desviación estándar y varianza; en cuanto a la estadística inferencia1 se utilizó la “t” de Student pareada considerando las diferencias significativas cuando la p < 0.05. Resultados: Los niveles de lactato en reposo para el caso de solución placebo fueron de 1.9 + 0.37 mmol/L;mientras que con PPT fueron de 1.7 11. 0.36 mmol/L (p = 0.09) Los niveles de lactato posejercicio con la solución placebo fueron de 4.3 ± 1.2 mmol/L;en tanto que con PPT fueron de 2.9 2 0.91 mmol/L (p = 0.0000003). Conclusiones: Los niveles de lactato sanguíneo disminuyen en presencia de pirofosfato de tiamina en personas sedentarias sometidas a una actividad física moderada. iii 1.- INTRODUCCION El ácido Láctico es un intermediario en el metabolismo de la glucosa en el músculo esquelético, cardiaco, eritrocitos y otros tejidos. Su acumulación en la circulación refleja un desequilibrio entre la producción y eliminación, el cual depende de la demanda energética del músculo y del aporte y capacidad oxidativa de este tejido, por lo tanto su remoción o acumulación juega un papel importante en la actividad física general, dado que en la mayor dinámica en que esto se produce tanto mas elevada puede ser la intensidad del trabajo sin claudicaciones. Esto se justifica ante el hecho de que la tasa de remoción de lactato esta a nivel de su producción. Hay destacar que la producción de lactato cumple un papel preponderante tanto en su carácter del bloqueador como productor de energía. En el primero de los casos, al no convertirse el piruvato a lactato debido a posibles causas de saturación de este último, se corta eI mecanismo de la glucólisis con la consecuente pérdida de la producción de energía para la continuación del trabajo mecánico. Este fenómeno puede producirse por la llamada “aglomeración de piruvato” (Keul 1982), tan característico en los niños, los cuales por una inhibición de la lactatodeshidrogenasa no tienen capacidad de producir lactato de la misma magnitud que los adultos , sin embargo al llegar a la edad de la adolescencia se acelera la madurez de las enzimas sin glucoitícas y se incrementa con ello la producción de lactato la cual puede generar otro beneficio, la producción de energía. Un elevado porcentaje del lactato aun durante el ejercicio, puede convertirse nuevamente en piruvato oxidándose de esta manera en la mitocondria. Lo anterior resulta importante dado que la oxidación del piruvato dentro del ciclo de Krebs es un eficiente generador de energía (ATP) con el consecuente ahorro de glucosa, 1 Brooks y col (1973) y Gaesser (1980), utiIizando radioisótopos en animales han podido constatar que determinado porcentaje de lactato producido, constituye un precursor neoglucogénico . Por otra parte, actualmente se conoce que el pirofosfato de tiamina (cocarboxilasa) descubierto en 1911 por Neuberg y Karczag entre sus múltiples funciones, destaca su participación en la descarboxilación oxidativa de los alfacetoacidos, específicamente, en la reacción para que el piruvato ingrese al ciclo de Krebs, donde la descarboxilación oxidativa del alfa-cetoglutarato a succinil CoA con la liberación de CO2 es catalizada, por un complejo multienzimático, semejante en su estructura al de la piruvato deshidrogenasa, .y el pirofosfato de tiamina proporcionaría un carbanión estable para reaccionar con el carbono alfa del alfa-cetoglutarato, dando como resultado lo anterior, una baja producción de lactato sanguíneo. Analizado lo anterior, existiría la posibilidad de disminuir la producción de lactato sanguíneo por el mecanismo descrito anteriormente, por lo que en el presente trabajo, se investiga el efecto de la aplicación del pirofosfato de tiamina en sujetos sedentarios sometidos a una actividad física moderada. 2 2.- ANTECEDENTES 2.1.- GLUCOLISIS Los Hidratos be carbono constituyen el combustible mas importante para la actividad física, almacenándose en forma de glucógeno en el organismo principalmente en el hígado y músculo, alcanzando una cantidad de 100 a 300 g en sedentarios y 500 g en entrenados, esto varía en función de la cantidad que se degrade para el suministro de glucosa en sangre., a través del ciclo de Embden Meyerhof (Fig.1) el cual ocurre fuera de las mitocondrias y constituye la ruta fundamental y fuente primaria del lactato y cuando es requerida para la producción de energía, penetra en la células donde inicialmente un grupo fosforilo se transfiere del ATP a la glucosa para formar glucosa-G-fosfato 1. Esta reacción puede ser catalizada por dos enzimas diferentes, la hexocinasa y glucocinasa. La hexocinasa se encuentra en todos los tejidos y actúa al mantener la concentración de intermediarios de la glucosa de la célula. La glucocinasa sirve para catalizar el exceso de glucosa a compuestos de almacenaje y por tanto ayuda a regular la concentración sanguínea del azúcar. La glucosa-6-fosfato se isomeriza a fructosa6-fosfato que mas adelante es fosforilada a expensas de una segunda molécula de ATP para formar fructosa, 6 difosfato. La enzima que cataliza esta segunda fosforilación, la fosfofructocinasa, es la limitante de la velocidad en la glucólisis. La fructosa 1,6-difosfato es escindida en dos triosas fosfato, gliceraldehido 3-fosfato y fosfato de dihidroxiacetona. Este último es isomerizado a gliceraldehido 3fosfato.23 A continuación el gliceraldehido 3-fosfato es oxidado a 1,3 difosfoglicerato reduciendo en el proceso el NAD a NADH . Debido a que este es un anhídrido de un ácido carboxílico fosfórico, el 1,3 difosfoglicerato es un compuesto de alta 3 Fig. 1 Ciclo de Emden Meyerhof 4 energía. En la reacción siguiente su grupo fosfato de alta energía se transfiere al ADP formando ATP y 3-fosfoglicerato, el 3,fosfoglicerato es isomerizado a 2-fosfoglicerato,el cual pierde una molécula de H2O para formar otro compuesto de alta energía el fosfoenolpiruvato. Por último, el fosfoenolpiruvato transfiere su fosfato de alta energía al ADP para formar ATP y piruvato el cual como se menciono puede seguir dos caminos diferentes en función de las condiciones y del tipo de tejido. En anaerobiosis se trasforma en lactato por la intervención de la enzima lactato deshidrogenasa, mientras que en la aerobiosis mediante la acción de la enzima piruvato deshidrogenasa es trasformada en acetil-CoA activándose su entrada al ciclo de Krebs donde se oxida dando lugar a CO2 y H2O.4 El piruvato (C3H303) generado en las células musculares se utilizará para la energía aeróbica, sin embargo, si la célula no tiene la capacidad para utilizar todo el piruvato producido, químicamente se convertirá en lactato.5,6 2.2.- ACIDO LACTICO El lactato(C3H503) es el producto final de la glucólisis (Fig 2) proveniente del piruvato, cuando la cantidad de oxigeno es limitada.6 El lactato arterial aumenta significativamente con la actividad física realizada. por encima del consumo de oxígeno especifico.7 En condiciones nutricionales y metabólicas normales, el lactato se forma en el músculo esquelético bajo las siguientes condiciones: 1.- Con el incremento de la actividad física, el sistema porta oxígeno, intenta de manera acelerada establecer un equilibrio con las demandas energéticas de trabajo realizado. El lactato que se forma es consecuencia del proceso de obtención de energía anaeróbica en forma de ATP 3,7 5 2.- Lo mismo ocurre cuando en la actividad predomina la vía aeróbica, el lactato puede ser liberado de ciertos músculos activos hacia la sangre, acumulándose o no en función del incremento de la actividad. Parte del piruvato en astas condiciones se desvía hacia lactato constituyendo el ” exceso de lactato”.7-8 Existe otra razón por la cual se produce mas lactato, ya que en la actividad física se reclutan cantidades adicionales de fibras musculares, las cuales se utilizan normalmente durante el descanso o las actividades ligeras 6 pues son de contracción rápida, siendo su capacidad de convertir el piruvato en energía aeróbica muy limitada, por lo tanto este se acumula en forma de lactato. El lactato es una sustancia muy dinámica.6 En primer lugar cuando se produce trata de salir de los músculos y entrar a otros músculos mas cercanos al flujo sanguíneo o al espacio entre las células musculares donde hay una concentración menor de lactato. Puede acabar en otro músculo cercano o en algún otro lugar del cuerpo. 9-10 En segundo lugar, cuando el lactato es aceptado por otro músculo, es convertido nuevamente en piruvato y será utilizado para energía aeróbìca. La actividad física incrementa las enzimas que rápidamente convierten el píruvato en lactato y el lactato en piruvato.7 El lactato también puede ser utilizado en el corazón como combustible ,en el hígado ser convertido nuevamente en glucosa 0 glucógeno, viajar rápidamente de una parte del cuerpo a otra e incluso existen evidencias de que algunas cantidades de lactato se vuelven a convertir en glucógeno dentro de los músculos.7 Ordinariamente, un músculo que puede utilizar el piruvato para energía lo obtendrá del glucógeno almacenado en el músculo, sin embargo, si hay exceso de lactato disponible en el flujo sanguíneo o los músculos cercanos, mucho de este lactato será transportado al músculo donde será convertido en piruvato El lactato también circula en el flujo sanguíneo y puede ser colectado por otros músculos en otras partes del cuerpo.4,6 7 El lactato y la contracción muscular Cuando se produce lactato en los músculos, estos se vuelven muy ácidos produciéndose iones de H+ en exceso, alterando el mecanismo de deslizamiento de actinomiosina causando problemas en la contracción muscular durante el ejercicio , de ahí su estrecha relación con el lactato; cuando este es producido, los iones de H’ también, cuando el lactato sale de la célula, los iones de H+ siguen el mismo camino. por lo tanto, el lactato no es la causa de la fatiga muscular, pero esta directamente relacionado con la acidez que se cree ser la verdadera causa de ella. 11,12 Acumulación de lactato El aumento de los niveles sanguíneos de lactato depende del balance entre la producción y el catabolismo. Durante el ejercicio la producción de lactato es debido a la contracción muscular, mientras que el catabolismo depende de la tasa de utilización de lactato (principalmente el músculo esquelético). La tasa media de eliminación del lactato en sangre es de 15 min.,aproximadamente, si el individuo esta en reposo durante la recuperación, independientemente si la concentración máxima esta al menos en el rango de 4 a 16 mmol/L .13,14 Gran parte de los niveles del lactato en el músculo, dependen de: *La glucólisis, cuando la mitocondria no puede utilizar el piruvato (pocas mitocondrias / baja capacidad glucolitica) 8 * El mecanismo facilitador en la membrana mitocondrial, que normalmente oxida el NAD reducido en el citosol y ciclo de Krebs y transfiere protones y electrones a las enzimas mitocondriales para una eventual combinación con el O2.3,14 Las variaciones pequeñas en la concentración de lactato intracelular en intensidades bajas de trabajo probablemente dependen de la aceleración del proceso glucolítico, con el aumento de la concentración de piruvato. Los cambios mayores en la concentración de lactato intracelular por encima del umbral, parece están determinados por la disponibilidad de O2 y con la variación del estado de oxidorreducción intracelular. 9,12 Eliminación de lactato Se calcula que aproximadamente un 50 - 60% del lactato producido es metabolizado en el hígado donde se difunde libremente a través de la membrana celular del hepatocito y se trasforma de inmediato en piruvato a través de la reacción lactato-deshidrogenasa NAD dependiente. Esta reacción representa la entrada del lactato en la vía gluconeogénica, que es una reacción continua y catalizada por la piruvato-carboxilasa, que dará lugar al fosfoenolpiruvato a partir del oxalacetato. De acuerdo al concepto clásico, aproximadamente el 20% del lactato producido durante el ejercicio se reoxida a piruvato y luego se desamina a CO2 y H2O y el lactato remanente es tomado por el hígado para formar glucosa que puede ser reconvertida a glucógeno o liberada en la sangre. 5,7. 9 Medición del lactato Generalmente se puede efectuar por med9 de dos métodos, el seco y el húmedo, utilizándose una muestra de sangre generalmente del lóbulo de la oreja o de los dedos de las manos, aunque algunos investigadores han tomado muestras del músculo y han medido el lactato en el músculo mismo.3 Existe una relación entre el lactato sanguíneo y el lactato muscular. Cuando se toma una muestra de sangre, la cantidad de lactato se expresa como una concentración de mmol por litro. Por ejemplo, los niveles de lactato sanguíneo durante el descanso generalmente se mantienen entre 1 ,O y 2,0 mmol/L. 15,16 2.3.- PIROFOSFATO DE TIAMINA Dentro de la naturaleza, las modificaciones en la función de una molécula, viene dada por su asociación a otras moléculas, tal es el caso de las enzimas. Algunas presentan actividad por sí mismas, otras requieren la presencia de una parte no proteica a la cual se le denomina cofactor. y este puede ser un ion metálico o una molécula orgánica ;cuando esto es así, se le denomina coenzima tal es el caso del Pirofosfato de Tiamina (PPT)( Fig 3).17,18 Fig. 3 Pirofosfato de Tiamina 10 En el año de 1911, Neuberg y Karczag descubrieron en la levadura de cerveza una coenzima que cataliza la descarboxilación oxidativa de los ácidos alfacetónicos y recibió el nombre de cocarboxilasa. Más tarde, Auhagen logró descomponer la cocarboxilasa en una apoenzima termolábil con carácter proteico y, un factor termoestable con función de coenzima; en 1937, Lohman y Schuster comprobaron que esta coenzima es idéntica al éster di fosfórico de la vitamina B 1, ya conocida entonces y la denominaron cocarboxilasa.19 En trabajos experimentales sobre la síntesis del PPT, se ha reportado, que es fundamental para su formación, la presencia de un elemento donador de fosfatos, de un ion catalizador como el magnesio, y el sustrato que puede ser la tiamina, el monofosfato de tiamina o también el PPT, los cuales por diversas vías reactivas originan al PPT. Algunas reacciones para su obtención pueden ser directas y otro indirectas. 19,20 Una de las reacciones directas para la formación de PPT a partir de la tiamina, es la que requiere de la enzima tiaminodifosfotransferasa dependientes del ATP, presentes en el encéfalo e hígado. Otras reacciones indirectas para sintetizar al PPT, provienen de fragmentos de moléculas de varias reacciones, y por supuesto de un consumo energético mayor. Esto es frecuente en algunas levaduras y en ciertas variedades de E. coli. Lehninget-, reporta que el PPT, está constituido por una pirimidina sustituida, unida a través de un puente metileno a un grupo tiazol sustituido.2 Tiene un peso molecular de 460,79 Daltones; su aspecto es de un polvo blanco y cristalino, y por exposición al aire absorbe rápidamente 4 % de agua, es altamente soluble en agua e insoluble en etanol, acetona, éter y benceno; es estable en seco y en solución a pH menor a 5.5, especialmente entre 2.7 y 3.4; el álcali lo destruye; además, es un compuesto que se descompone con exposiciones prolongadas a altas temperaturas. 11 Existen evidencias de que el PPT actúa como coenzima en las siguientes reacciones: I).- Descarboxilación oxidativa de los alfa-Cetoacidos (Fig 4) Fig. 4 Descarboxilación oxidativa del Piruvato a cargo del complejo de la piruvato deshidrogenasa El ácido lipoico forma un brazo largo y flexible que permite al grupo prostético de este girar de manera secuencial entre los sitios activos en cada enzima en el complejo(NAD’ FAD, Pirofosfato de Tiamina) 12 A).- En la reacción para que el piruvato ingrese al ciclo de Krebs, se requiere de tres enzimas y 5 coenzimas que se originan en un complejo multienzimático piruvatodeshidrogenasa dentro de los que se incluye al PPT, como una de las coenrimas primordiales, para cumplir con este paso obligado de todos los glúcidos. El PPT interviene específicamente en una primera etapa: -- En la descarboxilación del piruvato, en que éste se convierte en el grupo alfahidroxietil del anillo tiazol. En una segunda etapa: Se deshidrogena, y el grupo acilo resultante se transfiere al átomo de azufre situado sobre el átomo 6 del ácido Iipóico, para después convertir a éste en su forma reducida o ditiol (ácido dihidrolipoico), al transferirle dos átomos de hidrógeno del grupo hidroxietil del PPT al enlace disulfuro del ácido lipóico. En una tercera etapa: --Se transfiere el grupo acetilo del ácido dihidrolipoico al grupo tiol de la coenzima A, que queda libre para entrar al ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxilicos. 2 En una cuarta etapa: --La forma ditiol del grupo Iipoilo de la dihidrodipoiltransacetilasa, se reoxida a su forma disulfuro a través de la lipoamida deshidrogenasa, cuyo grupo prostético es el FAD (flavina y adenina dinucleótido). En la quinta etapa: -.El FADH2 ya reducido, posteriormente es reoxidado por el NAD + dando lugar al NADH. 13 B).- Dentro del ciclo de Krebs’,la descarboxilación oxidativa del alfa-cetoglutarato a succinil-CoA con la liberación de CO2 es catalìzada por un complejo multienzimático muy semejante en su estructura al de la piruvato deshidrogenasa Nuevamente el pirofosfato de tiamina proporciona un carbanión estable para reaccionar con el carbono alfa del alfa-cetoglutarato. C).- Se ha demostrado que la descarboxilación de las tres cadenas ramificadas de alfa-cetoácidos que contiene cadenas de aminoácidos del tipo de la leucina, isoleucina y valina, es decir, ácidos alfa-cetoisocaproicos, alfa-ceto-beta-metil valerico y alfa-cetoisovaléricos, se realiza por un complejo multienzimático análogo al del ácido pirúvico y del ácido alfa-cetoglutarato,‘8 pero con una actividad especifica para estos alfa-.cetoácidos de cadena ramificada y con actividad limitada para el piruvato. ll).- Reacciones de transcetolacion. La participación del PPT es indispensable como coenzima de la trancetolasa.2 la cual tiene múltiples funciones en el metabolismo intermediario, participando en los ciclos oxidativos y reductivos de las pentosas fosfatadas, en el rompimiento y síntesis de carbohidratos, por lo que juega un importante papel en el metabolismo de los ácidos nucleicos. La trancetolasa estrechamente unida al PPT cataliza la reacción de transferencia de un grupo gliceraldehido desde la Dxilulosa-5-fosfato a la D-ribosa-5-fosfato para rendir D seudoheptulosa-7-fosfato, y de D-gliceraldehido-3-fosfato, un intermediario de la glucólisis2 En esta reacción, el grupo gliceraldehído, es transferido en primer lugar desde la D-xilulosa-5-fosfato al PPT ligado a la enzima para formar el alfa, beta-dihidroetil derivado del último, que es análogo al alfa-hidroxitil - derivado del PPT, formado durante la acción de 14 la piruvato deshidrogenasa. De esta forma el PPT actúa como un transportador 22intermediario de este grupo gliceralehido, que es transferido a la molécula del aceptor d-ribosa-5-fosfato.3,4,19 Esta ruta metabólica es importante para la glucosa como una vía alterna para la glucólisis y el ciclo de Krebs, no tanto por la producción de energía sino también para la producción de pentosas importantes en la síntesis de ARN, ADN y NADPH, así como la biosíntesis de ácidos grasos y otros productos. También puede proveer azúcares intermediarios para la glucólisis .4,21,22. 15 3.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la actualidad se conoce que la glucosa es la materia prima mas importante de la cual el organismo humano obtiene su energía (ATP) para realizar sui funciones, ésta la produce a través de la glucólisis, ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa. El producto final de la glucólisis es el piruvato, el cual por la acción catalítica del complejo piruvato deshidrogenasa se descarboxila hasta acetil-CoA, este último ingresa al ciclo del ácido cítrico para su oxidación hasta los equivalentes reductores (NADH y FADH2), los cuales en la matriz mitocondrial ingresan a la fosforilación oxidativa para la generación de ATP. Sin embargo, el piruvato a través de una hidrogenación puede convertirse hasta lactato, esta ruta alterna del piruvato se incrementa a medida que disminuye la posibilidad de obtener oxígeno o se rebasa la capacidad para metabolizarlo hasta acetil-CoA. 6,15,23 El ejercicio permite incrementar la disponibilidad de oxígeno principalmente por la formación de mioglobina, de esta forma, a medida que se incrementa la capacidad física en un individuo, la producción de lactato diminuye, esto es, los mecanismos fisiológicos compensadores incrementan la capacidad para metabolizar la glucosa por vía aeróbica, reduciendo así la cantidad de lactato producido durante una actividad física.20,22 Además, se conoce que el pirofosfato de tiamina es necesario tanto para la descarboxilación del piruvato hasta acetilCoA, como para la descarboxilación del alfacetoglutarato hasta acetil-CoA dentro del ciclo del ácido cítrico, favoreciendo de esta manera la oxidación de la glucosa por la vía aeróbica para la obtención de ATP. 23 Por otro lado, existen evidencias que en alteraciones o etapas patológicas, como la acidosis láctica presente en la diabetes mellitus24 así como en la descompensación cardiaca grave,= donde se ha identificado una hiperpiruvicemia 16 con acidosis láctica, la administración de pirofosfato de tiamina logra una recuperación completa de los valores alterados, aliviando con ello los síntomas ocasionados por la disfunción. Tomando en cuenta las evidencias anteriores, es posible que el PPT pudiese tener efecto sobre los niveles séricos de lactato, tentativamente al incrementar la utilización del piruvato. Esto no ha sido observado en personas sanas sedentarias y sometidas a una actividad física moderada. Por lo cual consideramos necesario plantearnos la siguiente pregunta: ¿ Disminuye la concentración de ácido láctico sérico en presencia de pirofosfato de tiamina en personas sedentarias sujetas a una actividad física moderada? 17 4.- HIPÓTESIS ESTADISTICA 4.1- HIP6TESIS DE TRABAJÓ Al conocer que el pirofosfato de tiamina es necesario para la descarboxilación del piruvato hasta acetil-CoA, así como para la descarboxilación del alfacetoglutarato hasta acetil-CoA dentro de ciclo del ácido cítrico, genera la posibilidad de incrementar la oxidación de los carbohidratos por la vía aeróbica para la obtención de ATP y con ello la disminución en la generación del lactato. 4.2.- HIPÓTESIS ALTERNA Los niveles de lactato sanguíneo disminuyen en la presencia de pirofosfato de Tiamina en personas sedentarias sujetas a trabajo físico moderado. 4.3.- HIPÓTESIS NULA Los niveles de lactato sanguíneo no se modifican en presencia de pirofosfato de Tiamina en personas sedentarias sujetas a trabajo físico moderado 18 5.-OBJETIVOS 5.1.- OBJETIVO GENERAL Analizar el efecto del PPT sobre los niveles de lactato sanguíneo en personas sedentarias sujetas a una actividad moderada 5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.- Cuantificar la concentración de lactato sanguíneo después de la aplicación de PPT en personas sedentarias en actividad física moderada. 2.- Determinar la concentración de lactato sanguíneo en personas sedentarias sometidas a una carga moderada de trabajo en ausencia de PPT. 3.- Determinar la concentración de lactato sanguíneo en personas sedentarias sujetas a una actividad física moderada antes y después de la aplicación de placebo. 4.- Comparar los niveles de lactato sanguíneo entre los sujetos de un mismo grupo los cuales serán a la vez testigos y de prueba. 19 6.- MATERIAL Y METODOS 6.1.- DISEÑO DE ESTUDIO Ensayo clínico doble ciego 6.2.- POBLACIÓN DE ESTUDIO Masculinos entre 18 y 25 años de edad que cumpla con los criterios de inclusión. 6.3.- CRITERIOS DE INCLUSIÓN: - Estén dentro del rango del universo - Autoricen su consentimiento para participar en la prueba - Que practiquen ejercicio ocasionalmente. - 18 a 25años - Sexo masculino 6.4. CRITERIOS DE EXCLUSIÓN: - Cualquier alteración física o mental no compatible con la actividad física y ponga en riesgo la salud del evaluado que se mencionan a continuación: Absolutas: Arritmias, angustia emocional significante, incapacidad siquiátrica Relativas: Taquidisritmias, anomalías electrolíticas. - No estén dentro del rango del universo - Retiro voluntario. 20 6.5.-TAMAÑO DE MUESTRA: Utilizamos la fórmula para calcular el tamaño de muestras con objeto de comparar las medias de dos grupos dependientes:26 n = Tamaño de la muestra Zα = 1.96 Zβ = 0.84 σ = Desviación estándar µ 1 = Media del grupo 1 µ 2 = Media del grupo 2 6.6.- ANÁLISIS ESTADISTICO: Para efectos de estadística descriptiva, se utilizaron promedios, desviación estándar y varianza. Para efectos de estadística inferencia1 se utilizó la prueba “t” de Student pareada. Las diferencias se consideran significativas cuando p < 0.05. 21 6.7.- DESCRIPCIÓN DEL ESTUDIO) Se seleccionaron veintinueve sujetos que cumplieron con los criterios de inclusión y manifestaron su deseo de participar en el estudio, con previo consentimiento por escrito: Una vez seleccionadas las personas se formó un solo grupo en el cual los sujetos participaron como testigo y de prueba, administrándoseles por vía intravenosa a cada uno de ellos agua bidestilada estéril y llamándola solución testigo, y pirofosfato de tiamina que denominamos solución de prueba. El agua estéril que se administró fue disuelta en 80 ml de solución isotónica 0.9% de NaCI equivalente en volumen a la solución de prueba y se aplicó en un intervalo de tiempo de 60 minutos; cuantificándose 24 hs después los niveles básales (reposo) de lactato para posteriormente someterlos a una actividad física moderada, utilizando una banda sinfín con una inclinación del 1% (resistencia del viento) a velocidad constante de 10 Km/h durante 10 minutos de ejercicio, procediéndose a medir los niveles de lactato final (posejercicio). A las 24 horas después se repite el mismo proceso pero en esta ocasión utilizando la solución de prueba (pirofosfato de tiamina) por vía intravenosa a dosis de 1 mg/kg cuantificándose nuevamente el lactato basal y posejercicio en condiciones similares a las descritas anteriormente mediante el método de la técnica seca. Medición de lactato por el método seco: Se realiza por medio del Analizador Accusport.16 En este instrumento la medición se realiza a través de la determinación enzimática y fotometría, empleando una longitud de onda de 660 nm, utilizando muestras de sangre apilar. Su rango de medición es de 0,8 - 22 mmol/L y en plasma es de 0,7-27 mmol/L. 22 Se pueden exhibir los valores de sangre pura o de plasma. Este instrumento convierte las lecturas de plasma a valores de sangre pura por medio de un factor de conversión interno, siendo su tiempo de medición de aproximadamente 60 segundos Las tiras de lactato tienen una longitud de 46 mm x 6 mm y constan de 4 capas siendo primera amarilla donde se deposita la sangre, la siguiente es de fibra de vidrio y separa tas células rojas de la sangre, la tercera donde ocurran las mediciones químicas en el plasma de la sangre y la última, que constituye un apoyo a lo largo de la misma tira. Técnica: Previa asepsia, se efectúa una punción en el Ióbulo de la oreja permitiendo el flujo sanguíneo hasta formar una gota de sangre capilar pura, la cual inmediatamente se aplica en tiras reactivas para lactato, procediéndose a introducirla en el analizador y esperar los resultados.16 Reactivos. Para el presente trabajo de investigación se empleó, solución salina al 0.9 % de NaCI ( solución CS) de laboratorios PISA, agua bidestilada estéril de laboratorios PISA y Pirofosfato dé tiamina ( X-Z) de Investigaciones Filosóficas y Científicas S.A. de C.V. de México. 23 6.8.-ASPECTOS ÉTICOS. El presente estudio representa un riesgo mayor al mínimo. Por lo que se solicita consentimiento por escrito y se apega a Ias normas de investigación establecidas en Helsinki y las vigentes en México, publicadas en el diario de la federación. 24 7.- RESULTADOS Dentro de nuestro proyecto de investigación participaron un total de 29 sujetos que cumplieron con los criterios de inclusión eliminándose uno por presentar tres desviaciones estandar alineadas obteniéndose los siguientes resultados destacando en cada parámetro la media y la desviación estándar: EDAD Fig. 5 Participaron 28 sujetos únicamente masculinos con promedio de edad de 21.5 ± 2.41 años ESTATURA 25 Fig 6 El promedio de estatura de los participantes fue de 1.70 ± 0.06 metros PESO Fig 7 Los valores obtenidos presentan una media de 71.9 + 8.3 Kg. ÍNDICE DE MASA CORPORAL Fig 8 Los sujetos presentaron valores con una media de 21.1 ± 2.3 % Se utilizo la clasificación de Garrod = Peso 0 = 20-24 ll = 30 -40 I = 25-29 III = + 40 Estatura2 26 LACTATO BASAL Fig 9 Los valores obtenidos después de la aplicación de la solución testigo fueron de 1.9 -: 0.37 mmol/l (barra 1) en tanto en la exposición de la solución de prueba presentaron 1.7 50.36 mmol/l (barra 2) con una p = 0.09. Las variaciones en las barras corresponden al intervalo de confianza de 95%. LACTATO POSEJERCICIO Fig. 10 La exposición a la solución testigo presento un valor de 4.351.2 mmoll/l (barra 1) en tanto que la aplicación de la solución de prueba arrojo como resultado 2.912 0.91 mmolA ( barra 2) con una p = 0.0000003 Las variaciones en las barras corresponden al intervalo de confianza de 95%. 27 Efectos secundarios: Se presentaron molestias locales como ardor en el sitio de la punción únicamente en tres sujetos Observaciones adicionales: 26 de los sujetos manifestaron una sensación de euforia o bienestar posterior a la administración de pirofosfato de tiamina 28 8.- DISCUSIÓN El cuerpo humano es un complejo sistema de movimientos internos y externos que van desde los más complejos procesos biológicos a nivel molecular hasta los movimientos perceptibles como la contracción muscular, por lo que la práctica escasa de la actividad física (sedentarismo) favorece la producción y acumulación rápida de sustancias toxicas como el ácido láctico disminuyendo las características funcionales, y estructurales de células, órganos y sistemas lo que justifica practicar una actividad física la cual favorece todos los procesos biológicos estimulando y exigiendo una mayor función de manera periódica, sistemática y racional, elevando como consecuencia las demandas en los mecanismos de producción de energía permitiendo que entren en juego una serie de fenómenos bioquímicos y fisiológicos, que faciliten entre otras cosas el tiempo de eliminación del lactato de los músculos que en caso de los sedentarios puede ser hasta de 24 hs debido a que su umbral anaeróbico (concentración sanguínea de lactato) comienza aumentar rápidamente ente por arriba del rango de 2- 4 mmol/L al incrementar moderadamente (50 - 60% de frecuencia cardiaca) su actividad física. El objetivo del presente trabajo de investigación fue determinar el efecto del pirofosfato de tiamina sobre la concentración de ácido láctico, cuyos resultados pueden ser aplicados a la población de la Universidad de Colima inicialmente y posteriormente con investigaciones complementarias al resto de la población. El diseño seleccionado para este estudio fue un ensayo clínico, donde cada sujeto sirvió como su propio control, con el propósito primero de decidir si la intervención significaba la diferencia y segundo controlar los factores extraños que pudieran influir en los resultados; los cuales mostraron que cuando los 29 sujetos recibieron pirofosfato de tiamina presentaron una importante disminución de los niveles de lactato sanguíneo posterior a la actividad física, comparativamente cuando los mismos sujetos recibieron el placebo. Además, los resultados obtenidos respecto a los niveles basales de lactato no tuvieron ninguna variación significativa. De acuerdo a nuestro conocimiento no existen publicaciones hasta este momento sobre el efecto del pirofosfato de tiamina en sujetos sanos que realizan una actividad física moderada, por lo que et presente trabajo es el primer reporte a este respecto. Por otro lado, las publicaciones actuales destacan que por su acción en el metabolismo de los carbohidratos resultan de especial importancia en el proceso regenerativo celular en la neuropatía diabética,24 así como favoreciendo la descarboxilación del piruvato evitando la acidosis diabética 24 y en el infarto agudo del miocardio25 favoreciendo el aporte de O2 a la célula isquémica, empleándose en todos la vía intramuscular, la cual resulta dolorosa, por lo que decidimos utilizar la vía intravenosa, reportando únicamente 3 sujetos molestias tales como, ardor local y el resto manifestaron una sensación de bienestar físico posterior a la aplicación de pirofosfato de tiamina, desconociendo el mecanismo de tal efecto, lo cual constituye una material interesante para futuras investigaciones. Actualmente se sabe que la producción de energía en el organismo humano a partir de los carbohidratos se realiza a través de la glucólisis, ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa. El producto final de la glucólisis es el piruvato, que en presencia de oxígeno se descarboxilahastaacetìl-CoA,ingresando así al ciclo cítrico para su oxidación hasta los equivalentes reductores (NADH y FADH2) que ingresan a la fosforilación oxidativa para la obtención de ATP. 30 Además, también el piruvato puede sufrir una hidrogenación 27 hasta lactato; esta ruta alterna del piruvato que se incrementa a medida que disminuye la posibilidad de utilizar oxigeno, rebasándose la capacidad para metabolizar la acetil-CoA, de tal forma que la producción de lactato aumenta a medida que se incrementa la actividad física; pero existen diferentes mecanismos fisiológicos compensadores que incrementan la capacidad orgánica para metabolizar los carbohidratos por vía aeróbica, reduciendo así la cantidad de lactato producido durante una actividad física lo que hace posible que el pirofosfato de tiamina pudiese tener los siguientes efectos sobre los niveles séricos de lactato, y las posibles explicaciones de las observaciones realizadas en nuestro estudio: a).- En la reacción para que el piruvato ingrese al ciclo de Krebs, se requiere de tres enzimas y 5 coenzimas que se originan en un complejo multienzimatico dentro de los que se incluye al PPT, como una de las coenzimas primordiales, para cumplir con este paso obligado de todos los glúcidos. b).- Dentro del ciclo de Krebs la descarboxilación oxidativa de alfa-cetoglutarato a succinil CoA con la liberación de CO2 es catalizada por un complejo multienzimático muy semejante en su estructura al de la piruvato deshidrogenasa nuevamente el pirofosfato de tiamina proporciona un carbanión estable para reaccionar con el carbono alfa del alfa-cetoglutarato, resultando indispensable tanto para la descarboxilación del piruvato hasta acetil-CoA, como para la descarboxilación del alfacetoglutarato hasta acetil-CoA dentro del ciclo del ácido cítrico, favoreciendo de esta manera la oxidación de los carbohidratos por la vía aeróbica para la obtención de ATP.. 31 En conjunto, nuestros datos apoyan la propuesta originalmente planteada ya que estos muestran que el pirofosfato de tiamina reduce la concentración de lactato sérico; considerando la posibilidad que en el futuro dichos resultados sean aplicados a los atletas de alto rendimiento, contribuyendo de manera invaluable al control científico del entrenamiento y el mejoramiento de la capacidad física. 32 9.- CONCLUSIONES 1.- La administración del pirofosfato de tiamina a dosis de 1 mg/kp por vía intravenosa redujo significativamente los niveles sericos de lactato sanguíneo en los sujetos sometidos a una carga de trabajo moderada en comparación con los que recibieron placebo. 2,- No existió diferencia signicativa en tos niveles básales de lactato en los sujetos que fueron sometidos a una carga de trabajo físico moderado. 3.- No se presentaron efectos adversos importantes con el pirofosfato de tiamina 33 10.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1 Astrand, P.O. 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Se me ha explicado que conservo el derecho de retirarme del estudio en cualquier momento en que por razones personales yo lo decida y que los datos relacionados con mi privacidad serán manejados en forma confidencial. 37 ANEXO 2 HOJA DE RECOLECCION DE DATOS Nombre:_______________________________________Fecha__________ Edad:____ años Peso:________ kg Solucion A: Cantidad:____________ Lactato Basal________mmo/L Solucion B: Estatura_________cm Lactato Posejercicio _________mmol/L Cantidad:____________ Lactato Basal_________mmo/L Lactato Posejercicio_________mmol/L =============================================================== 38