Estudios epidemiológicos han demostrado el efecto del estado nutricional de los tocoferoles y el desarrollo de enfermedades cardiovasculares, las cuales son cada vez más frecuentes en edades tempranas de la vida. Este trabajo relaciona el colesterol total con las concentraciones séricas de tocoferoles en una población de niños mexicanos, evaluando además su estado antioxidante y oxidante. De octubre a diciembre de 2003, se cuantificó en suero α-tocoferol, γ-tocoferol y colesterol total en 1155 niños (12-59 meses) residentes de localidades urbanas y rurales; se evaluó la capacidad antioxidante y el estado oxidante con la producción de TBARS. Los niños con cifras de colesterol <170 mg/dL presentaron una media de α-tocoferol en suero de 472.5 ± 179.6 μg/dL y en los de ≥ 240 mg/dL fue de 577.3 ± 200.8 μg/dL. Sin embargo, cuando se expresaron los tocoferoles en relación con el colesterol total (μmol/mmol), se observó que los niños con <170 mg/dL presentaban las relaciones más altas (3.06 ± 1.19), lo que los ubicaba en un adecuado estado nutricional de α-tocoferol, a diferencia del grupo con ≥ 240 mg/dL de colesterol en quienes la relación fue baja (1.93 ± 0.69). No se observaron diferencias en la capacidad antioxidante del suero, pero si en la producción de TBARS para los niños con ≥ 200 mg/dL de colesterol. En preescolares los incrementos en el colesterol total limitan la disponibilidad de tocoferoles séricos para los lípidos circulantes, esta condición a través del tiempo puede condicionar el desarrollo prematuro de lesiones vasculares mediadas por estrés oxidativo.
Palabras clave: Alfa tocoferol, gamma tocoferol, hipercolesterolemia, capacidad antioxidante, TBARS
Epidemiological studies have shown the effect of nutritional status of tocopherols and development of cardiovascular diseases that now are more frequent during early years of life. In this work we evaluated the association between the total cholesterol and serum levels of tocopherols in a population of Mexican children in whom we measured the oxidant status and antioxidant capacity (December 2003). In 1155 children (12-59 months) residents of urban and rural locations we quantified in serum α-tocopherol, γ-tocopherol and total cholesterol; the antioxidant capacity and oxidative status were evaluated with the production of TBARS. Children with serum cholesterol <170 mg/dL had an average of 472.5 ± 179.6 μg/dL tocopherol in serum and ≥ 240 mg/dL cholesterol recorded an average of 577.3 ± 200.8 μg/dL. However, when tocopherols were expressed in relation to total cholesterol (μmol/mmol) found that children with <170 mg/dL had the highest ratios (3.06 ±1.19) which places them in an adequate nutritional status of tocopherol, unlike the group with ≥ 240 mg/dL of cholesterol in whom the relationship was low (1.93 ± 0.69). There were no differences in serum antioxidant capacity, but if in the production of TBARS for children with ≥ 200 mg/dL cholesterol. In preschools the increases in total cholesterol limits the availability of serum tocopherol for circulating lipids, this condition over time could determine the early development of vascular injury mediated by oxidative stress.
Key words: Alpha tocopherol, gamma tocopherol, cholesterol, antioxidant capacity, TBARS
Centro Interdisciplinario en Ciencias de la Salud, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México.
La hipótesis del estrés oxidativo como causa de la arteriosclerosis ha generado interés en conocer los mecanismos de la oxidación de las lipoproteínas, principalmente LDL, esta molécula es muy susceptible a oxidarse debido a que del total de lípidos que la conforman el 50% son ácidos grasos poliinsaturados (LH) (1), los cuales son más propensos a la oxidación que los monoinsaturados y el colesterol libre. La oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados predisponen a modificaciones en la lisina de la proteína Apo B en las LDL, lo que le confiere una mayor captación por los macrófagos (2), predisponiendo así al desarrollo de lesiones arterioscleróticas (3).
La vitamina E es transportada por las LDL desde el hígado hacia los tejidos periféricos, esta vitamina esta constituida por un grupo de 8 compuestos (4 tocoferoles y 4 tocotrienoles). El alfa tocoferol es la forma más activa y abundante en el cuerpo humano (4, 5), representando cerca de 90% del total de la vitamina E endógena (6) y es la molécula que previene en un 100% la reabsorción del feto durante la gestación y evita la hemólisis, a diferencia del gamma tocoferol que solo previene estas alteraciones del 3-20% (7). Su actividad biológica esta relacionada principalmente con sus propiedades antioxidantes, la función de los tocoferoles en las membranas celulares es evitar la oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados que forman los fosfolípidos y en las LDL y VLDL limita la formación del radical peroxil (LOO*). El alfa tocoferol actúa como antioxidante rompiendo la reacción en cadena de la lipoperoxidación al donar un átomo de hidrógeno del anillo fenólico, evitando así la reacción del LOO* con otro ácido graso (8), formándose un radical tocoferoxil (α-TO*) y el hidroperóxido lipídico (LOOH), resultando en ≤ 1 mol de LOOH formado por mol de alfa tocoferol (9).
La inhibición de la lipoperoxidación de las LDL por alfa tocoferol se ha descrito en estudios in Vitro, donde su consumo por oxidación incrementa el daño oxidativo del Cu+2 en los lípidos de las LDL (10). Radicales como el radical peroxil (ROO*) y el radical hidroxilo (OH*) pueden oxidar los LH de las LDLs, sin embargo, el ROO* y el OH* reaccionan de 104-105 y 10 veces más rápido con el alfa tocoferol que con los LH, respectivamente (11), en esto radica la importancia de los tocoferoles en las lipoproteínas.
El linoleato (18:2) se oxida 27 veces más que el colesterol y el linoleato de colesterol (LinCol 18:2) es el sustrato más susceptible a oxidarse en las LDL, por lo tanto, la relación entre el alfa tocoferol y el LinCol 18:2 debería indicar si las lipoproteínas contienen suficiente vitamina E para proteger a los lípidos de ataque de los radicales libres (12). La hiperlipidemia esta asociado con un perfil aterogénico lipoproteico, que se caracteriza por un mayor predominio de lipoproteínas de baja densidad menos densas y una alteración en plaquetas (13) y en la función de los linfocitos (14). En la hipercolesterolemia se encuentran altas las concentraciones de tocoferoles en suero (sin corregir por lípidos) cuando se compara con sujetos normolipemicos (15), incluso se han registrado concentraciones mucho más bajas en sujetos hipolipemicos (16), lo que esta influido por el número de lípidos circulantes. Las concentraciones normales en adultos de alfa tocoferol en plasma o suero están dentro del rango de 500-1600 μg/dL, en niños en edad preescolar se ha propuesto que los rangos de concentración sean de 300-900 μg/dL (17). Por la influencia de los lípidos en la concentración del alfa tocoferol es importante considerar su relación, debido a que los lípidos causan una movilización del tocoferol fuera de la célula hacia la circulación, los rangos propuesto como ideales en adultos son 2.5-8.4 mmol de alfa tocoferol/mol de colesterol total (18).
Estudios epidemiológicos han demostrado la relación entre la ingesta (19, 20) y la concentración plasmática de vitamina E (21) con el desarrollo de enfermedades cardiovasculares, causal independiente de la concentración de colesterol y triglicéridos circulantes. En niños con hipercolesterolemia se ha reportado una mayor cantidad de tocoferoles en suero pero menor en eritrocitos (22); además de que estas células son más susceptibles al estrés oxidativo mediado por lípidos (15). Existe controversia de la efectividad del uso de los suplementos de vitamina E en la prevención de las enfermedades cardiovasculares (23), pero es evidente una relación entre el estado nutricional de los tocoferoles y el desarrollo de placas de ateroma, debido a que la cantidad de alfa tocoferol en los macrófagos de las células espumosas en las lesiones arterioscleróticas es baja cuando se expresa en relación al colesterol esterificado (24).
En México el incremento en la incidencia de diabetes mellitus (25) y de enfermedades cardiovasculares es alarmante, debido a que se están presentando con más frecuencia en edades más tempranas de la vida (26). En México la tasa nacional (por 100,000 habitantes) de muertes por enfermedades isquémica del corazón incrementó de 43.5 en el año 2000 a 55.8 en el 2008 (27); en los niños de 1-4 años la enfermedad cerebrovascular como causal de muerte paso de ocupar el sitio número 20 en el 2003 al sitio 15 en el 2008, incrementándose la tasa de muerte de 0.4 a 0.6 (28), respectivamente. Por esta razón nos propusimos establecer la relación entre la concentración sérica de alfa y gamma tocoferol con los niveles de colesterol total en una población de niños mexicanos en edad preescolar con la finalidad de identificar factores de riesgo asociados al desarrollo de arteriosclerosis y enfermedad coronaria en los primeros años de vida.
De octubre a diciembre de 2003 se realizó un estudio transversal y probabilístico con representatividad para los menores de 5 años del estado de Hidalgo, México (110 Km al norte de la ciudad de México). Para calcular el tamaño de muestra se empleó la proporción de mujeres con al menos un hijo menor de cinco años (0.29), un nivel de confianza del 90% y una tasa de no respuesta del 15%, resultando en un tamaño de muestra de 2100 niños menores de cinco años de zonas rurales y urbanas pertenecientes a todos los estratos socioeconómicos. El muestreo fue estratificado por conglomerados y bietápico, utilizando el marco muestral de la Encuesta Estatal de Nutrición-Hidalgo 2003 para seleccionar aleatoriamente a los sujetos. El proyecto fue aprobado por el comité de ética de la Secretaria de Salud del estado de Hidalgo, México y se solicitó la firma de un consentimiento informado al padre o tutor.
En los niños de 12-59 meses se extrajo sangre de la vena ante cubital, la cual se separó por centrifugación (3000 rpm, 10 minutos) y se almacenó en nitrógeno líquido hasta su llegada al Laboratorio de Nutrición Molecular del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, en este lugar se conservaron las muestras a -80° C hasta su análisis; para realizar la extracción de sangre se solicitó un ayuno mínimo de 5 horas. El alfa y gamma tocoferol fueron cuantificados en suero utilizando un método de cromatografía líquida de alta resolución (29). El colesterol total y los triglicéridos se cuantificaron en suero utilizando una técnica colorimétrica (Wiener lab®). Las concentraciones de colesterol cuantificadas en los niños se agruparon de acuerdo a los intervalos propuestos por la American Heart Association: aceptable < 170 mg/dL, al limite 170 a 199.9 mg/dL y anormal ≥ 200 mg/dL (30). Con fines descriptivos se incluyó la proporción de niños con colesterol sérico ≥ 240 mg/dL.
Las concentraciones de tocoferoles alfa y gamma se expresan en μg/dL y se incluye además la relación tocoferol:colesterol total μmol/mmol (31). El COMA Panel Dietary Reference Values considera que en adultos una relación α-tocoferol:colesterol de 2.25 μmol/mmol es óptima (32); por lo que no existiendo datos de referencia para la población menor de 5 años se adoptó este mismo valor como limite para establecer deficiencia. Para medir la capacidad antioxidante (Capox) se cuantificaron las moléculas que reaccionaron al ácido tiobarbitúrico (TBARS), aplicando un método colorimétrico (33); en un sistema de 2 mL, compuesto por un amortiguador trisma base 7.2 mM, pH 8.0, se colocó una mezcla de ácidos grasos poliinsaturados, linolénico (89.16 ηmoles) y linoleico (89.75 ηmoles), 1 μmol de FeCl2 y 2.5 μmoles de H2O2. La mezcla se incubó 15 minutos a 37°C, adicionando 1.0 mL de ácido tiobarbitúrico al 0.375% (95°C durante 15 minutos), la reacción se detuvo con 500 μL de HCl 2 N y se leyó absorbancia a una longitud de onda de 532 nm, en esta mezcla se probó la capacidad antioxidante de los niños en estudio adicionando 10 μL de suero; el cual fue conservado después de la toma de muestra de sangre con BHT 2 mM (10 μL por 2 mL de suero). En el suero se determinó además la capacidad atrapadora de un radical libre estable, el 1,1 Diphenyl-2-Picrylhydrazyl (DPPH) (34).
Los datos se analizaron utilizando el programa estadístico SPSS versión 10. Se reportan medias, desviaciones estándar y error estándar, las diferencias entre grupos se evaluaron utilizando ANOVA con un post test de Bonferroni, se estableció una correlación entre variables independientes con una prueba de Pearson. Se consideraron diferencias estadísticamente significativas con un valor de p <0.05.
De la población seleccionada se obtuvo un total de 1530 muestras de sangre, pero sólo 1155 muestras fueron óptimas para su análisis, 521 muestras provenían de niños de localidades urbanas y 634 de rurales; se excluyeron las muestras hemolizadas y aquellas que no cumplieron con las horas de ayuno solicitadas. Debido al objetivo del presente estudio, la reducción en el tamaño de muestra final no afectó su representatividad, considerando un nivel de significancia de 0.05, poder de 80% y un efecto de diseño de 0.11 para comparar las medias de concentraciones de colesterol entre 4 grupos. Las muestras analizadas pertenecían a niños residentes de 56 municipios del estado del Hidalgo, México. De las muestras evaluadas 567 eran de niños y 588 de niñas, los cuales tenían una edad promedio de 3.2 ± 1.01 años. En este estudio se analizaron muestras de suero de niños de 12-23 meses (159 muestras), de 24-35 meses (308 muestras), de 36-47 meses (367 muestras) y de 48-60 meses (321 muestras).
Los niños evaluados fueron asignados a 4 categorías de acuerdo a sus concentraciones séricas de colesterol total, las características de los grupos se describen en la Tabla 1. No se observaron diferencias en el estado nutricional de los niños ni en su edad promedio dentro de los grupos; sin embargo, la concentración sérica de triglicéridos se incrementó significativamente en la medida en que aumentaba el colesterol total en las 4 categorías (Tabla 1). Se observó una correlación positiva entre el colesterol total y la concentración de alfa y gamma tocoferol (Figura 1). No se observaron diferencias en las concentraciones promedio de alfa tocoferol por sexo ni entre los grupos de edad estudiados: de 12-23 (1 año), 24-35 (2 años), 36-47 (3 años), 48-59 (4 años) (Tabla 2); pero si se registraron diferencias a las edades de 2, 3 y 4 años para la concentración de gamma-tocoferol, la cual aumentó significativamente (p<0.05) en relación con la edad, en el grupo de 1 año la concentración promedio fue de 75.5 ± 1.3 μg/dL y en los niños de 4 años se registró una media de 101 ± 5.3 μg/dL (Tabla 2).
Para el alfa tocoferol se registró una diferencia promedio de 104.8 μg/dL entre el grupo de niños con ≥ 240 mg/dL de colesterol total en comparación con los niños con < 170 mg/dL, la misma tendencia se observó en la concentración de gamma tocoferol la cual fue 33.8% mayor en el grupo con ≥ 240 mg/dL de colesterol en relación con el grupo con < 170 mg/dL. Sin embargo, las diferencias entre los grupos se tornaron negativas cuando se compararon en relación a la razón tocoferoles:colesterol (μmmol/mmol); el alfa tocoferol presentó una relación alfa t o c o f e r o l : c o l e s t e r o l μmol/mmol, 36.9% menor en el grupo con colesterol total de ≥ 240 mg/dL, al compararse con los niños que presentaron cifras de colesterol < 170 mg/dL; este patrón fue semejante para el gamma tocoferol, debido a que la relación gamma tocoferol: colesterol μmol/mmol fue 31.4% menor en el grupo con ≥ 240 mg/dL de colesterol total (Tabla 3). En todos las categorías de colesterol total, la relación gamma tocoferol:colesterol μmol/mmol y alfa tocoferol colesterol μmol/mmol disminuyó significativamente (p<0.001) en la medida que el colesterol total incrementó; efecto contrario al observado con la concentración sérica de las dos formas de tocoferoles evaluadas (Tabla 3).
No se presentaron diferencias en la capacidad antioxidante en las 4 categorías de colesterol evaluadas con las técnicas de Capox y DPPH (Tabla 4), solamente se cuantificó una mayor cantidad de TBARS en los niños que presentaban concentraciones de colesterol total entre 200-239.9 mg/dL y con ≥240 mg/dL (Tabla 4).
El colesterol total tiene un efecto en las concentraciones séricas de tocoferoles, esta relación no es exclusiva del alfa tocoferol, también en el gamma tocoferol se observó una correlación positiva, no en la misma magnitud, pero si en el mismo sentido; este incremento en la cantidad de tocoferoles séricos se explica por la presencia de estos en las lipoproteínas de alta densidad (HDL) y de baja densidad principalmente las LDL y VLDL (35, 36), donde son transportados para ser distribuidos en las células blanco y sirven a los ácidos grasos poliinsaturados de las lipoproteínas como protección ante el ataque de los radicales libres (37). Es de vital importancia mantener una cantidad suficiente de alfa tocoferol en las LDL debido a que es el antioxidante endógeno más importante para limitar la lipoperoxidación y evitar así la etiología de la formación de la placa de ateroma y el desarrollo de la arteriosclerosis (38, 39). Se han identificado lesiones arterioscleróticas en soldados jóvenes muertos en combate (29, 40), lo que pone en evidencia que las lesiones se inician décadas antes de que aparezcan los síntomas clínicos de enfermedad coronaria. Por lo tanto identificar factores de riesgo desde edades tempranas de la vida es útil para establecer acciones de prevención que limiten el desarrollo de enfermedades cardiovasculares en la edad adulta.
Son limitados los estudios donde se reportan las concentraciones séricas de tocoferoles en niños, se han descrito promedios de alfa tocoferol (452 μg/dL) en un grupo de 29 niños Latinos de 4-8 años (41), así como en niños Españoles (42) y Koreanos de 2-6 años, en quienes una tercera parte presentaron deficiencias de alfa tocoferol (43). En nuestro grupo de estudio las concentraciones séricas de tocoferoles no fueron un indicador certero del estado nutricional de esta vitamina, debido a que al relacionarla con el colesterol total se observó que en la medida que incrementaban en suero los promedios de alfa tocoferol, la relación alfa tocoferol:colesterol disminuyó significativamente, esto fue más evidente en los niños con 200 mg/dL de colesterol en quienes el valor promedio de la relación se encontró en el límite de los considerado normal para una población adulta, esta relación se volvió anormal cuando las cifras de colesterol de los niños fue de ≥ 240 mg/dL, en este grupo el promedio registrado fue de 1.93 ± 0.69, a pesar de que la concentración sérica de alfa tocoferol en estos niños fue la mayor registrada en las 4 categorías de colesterol evaluadas (577,3 ± 208,7 μg/dL), este incremento no fue suficiente para mantener la relación de alfa tocoferol:colesterol en cifras ≥ 2.25 μmol/mmol; lo anterior cobra relevancia debido a que se ha reportado que los sujetos con valores menores a esta relación, tienen mayor tendencia a la hemólisis de eritrocitos cuando son expuestos a agentes oxidantes, por lo tanto este valor puede considerarse como limite para establecer deficiencia de tocoferoles en su función como antioxidantes (44). Estudios realizados en niños sanos de la misma edad han reportado relaciones de alfa tocoferol:colesterol (μmol/mmol) de 3.42 ± 0.2 (17) y de 4.3 ± 1.7 (45), valores que contrastan con los observados en nuestro grupo de niños con concentraciones de colesterol ≥ 200 mg/dL (2.32 ± 0.84).
El gamma tocoferol como nutriente antioxidante ha sido poco evaluado, en los niños de este estudio se registró una media de 80.1 μg/dL, la cual corresponde con la reportada en un pequeño grupo de niños estadounidenses de la misma edad (83.7 μg/dL) (46). El gamma tocoferol se absorbe en el intestino igual que el alfa tocoferol, pero parece que no es incorporado a las lipoproteínas para ser vertido a la circulación, si no que se metaboliza y excreta. Sin embargo, al gamma tocoferol se le atribuyen propiedades como anticancerígeno al detoxificar dióxidos de nitrógeno, limitar el crecimiento de algunas líneas celulares e inhibir la actividad de la ciclooxigenasa 2 en macrófagos y células epiteliales (47), evitando así el desarrollo de cáncer de próstata, colon, mama y pulmón (48). No es muy conocido el efecto que las bajas concentraciones de gamma tocoferol tienen en los niños menores de 5 años, por lo que es necesario evaluar la relación de este nutriente en otros aspectos de la respuesta antioxidante en humanos, para establecer una asociación entre su estado nutricional y el riesgo de enfermedad coronaria y cáncer.
Debido a que se identificó una deficiencia de alfa tocoferol en los niños con colesterol sérico ≥ 240 mg/dL, se consideró necesario establecer la relación entre el colesterol total y la capacidad antioxidante del suero, su evaluación mediante Capox y el DPPH no mostraron cambios en los niños de las 4 categorías de colesterol evaluadas, a pesar de que se observó un decremento significativo en las relaciones colesterol: tocoferoles en la medida que incrementaba el colesterol total, lo que permite suponer que los cambios en la relación entre el colesterol total, el alfa tocoferol y el gamma tocoferol no son determinantes de la capacidad antioxidante del suero en los escolares evaluados. Al evaluar el estado oxidante cuantificando las TBARS, se observó mayor concentración en el grupo de niños con cifras de colesterol sérico ≥ 200 mg/dL, ese incremento puede asociarse con una mayor concentración de triglicéridos cuantificados en este grupo. Estos resultados permiten suponer que en los niños evaluados las concentraciones de colesterol y tocoferoles en suero tienen efecto en el estado oxidante pero no el antioxidante, posiblemente por la presencia y la actividad antioxidante compensatorio de otros antioxidantes presentes en el suero, como los enzimáticos, nutrientes y algunas proteínas de transporte como la transferrina y la albúmina, los cuales no evaluamos. Es posible que las bajas relaciones de colesterol:tocoferoles en los niños preescolares no tengan efectos en la capacidad antioxidante en esta etapa de la vida y sea la deficiencia sostenida en el tiempo un factor que determine el riesgo de desarrollar arteriosclerosis y enfermedades coronarias, las cuales podemos prevenir al corregir la deficiencia de tocoferoles desde los primeros años de vida, principalmente en los en niños con hipercolesterolemia.
Los incrementos en los niveles de colesterol total en los niños de 12-59 meses se asocian con una menor disponibilidad de tocoferoles séricos, lo cual podría condicionar desde edades muy tempranas de la vida el desarrollo prematuro de lesiones vasculares mediadas por estrés oxidativo.
Recibido: 06-10-2010
Aceptado: 19-01-2011