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INTRODUCCIÓN
Una creciente evidencia experimental y epidemiológica ha sustentado la posibilidad de que la ingesta de calcio juegue un rol en la regulación del peso corporal y los depósitos grasos, lo que podría tener efectos beneficiosos en la obesidad y las enfermedades cardiovasculares, ambas enfermedades con una alta prevalencia en la población mundial.1,2,3,4
El calcio es esencial para una gran cantidad de procesos fisiológicos, entre los que destacan el metabolismo óseo, la transmisión nerviosa, la función muscular, la coagulación sanguínea y la secreción de hormonas. Sus concentraciones séricas en forma de calcio ionizado se mantienen dentro de un rango estrecho a través de la acción conjunta de la hormona paratiroidea (PTH), la 1,25-dihidroxivitamina D y la calcitonina, que actúan ante las variaciones de su concentración pues tiene como órganos diana el intestino, los riñones y los huesos.5
La relación entre la ingesta de calcio, el peso y la grasa corporal, es una polémica, pues algunos autores muestran un peso corporal y una masa de grasa corporal más bajo con un mayor consumo de calcio6,7,8 y otros no encuentran asociación entre este micronutriente, el peso y la grasa corporal.9,10
Se ha propuesto que una mayor ingesta de calcio solo puede tener un pequeño efecto en la reducción del peso corporal y la masa grasa, y que los efectos más grandes solo pueden ocurrir en circunstancias específicas, como las condiciones de restricción de energía o cuando el estado inicial de calcio es bajo. También se ha sugerido que los productos lácteos pueden tener un efecto mayor en comparación con el calcio, aunque solo puede explicarse por compuestos adicionales contra la obesidad en los productos lácteos.1,11
Entre los mecanismos que explicarían el efecto reductor del peso corporal se ha propuesto que una mayor ingesta de este micronutriente puede promover la pérdida de peso, al disminuir el apetito o la absorción de grasa y, en consecuencia, la energía digestible. Se reporta disminución del apetito, de la absorción de grasa en la dieta y la lipogénesis unido al aumento de la lipólisis y la termogénesis, además el mecanismo propuesto implica una disminución de la PTH circulante y de la vitamina D 1,25, que a su vez disminuye las concentraciones de calcio intracelular.12
Se plantea la posibilidad de que el alto nivel de calcio podría ser el responsable de interacciones tanto con aquellas moléculas implicadas en el proceso de digestión (ácidos biliares), como con los distintos tipos de nutrientes que forman parte de la dieta, lo que generaría una reducción de la absorción de determinados nutrientes reflejado en el peso corporal. Las interacciones que pueden producir cambios en la absorción de lípidos son las que más interés suscitan ya que estas moléculas poseen una elevada capacidad energética.
Algunos investigadores defienden la hipótesis de que el calcio de la dieta podría formar complejos insolubles o “jabones” con la fracción grasa de la dieta, lo que impide tanto la absorción del catión como de los ligandos acomplejados. El secuestro de estos nutrientes iría acompañado de un incremento en la concentración lipídica de las heces y una reducción del peso corporal.1,12
McCarron y colaboradores13) y más tarde Zemel y colaboradores,14) en un estudio de los datos del National Health and Nutrition Examination Survey III (NHANES III) observaron que el riesgo relativo de pertenecer al cuartil más alto de peso corporal estaba relacionado con la baja ingesta de calcio en la dieta, tanto en el conjunto de la población femenina como masculina e infantil.
Por otro lado, Davies y colaboradores15 en una revisión de los resultados de cinco estudios clínicos diseñados para evaluar los efectos del consumo de calcio sobre la mineralización del hueso en la población femenina, también observaron una interesante asociación entre la ingesta de calcio y la reducción del peso corporal, lo que sugiere que la ingesta de 1 000 mg de calcio/día podría explicar la pérdida de 0,325 Kg/año, lo que supondría hasta el 3 % de las variaciones del peso corporal total.
Barba y colaboradores16) tras analizar el consumo de calcio en la población infantil italiana han encontrado una asociación inversa entre la ingesta de calcio y el peso corporal, lo que refuerza esta hipótesis.
En cuanto a los estudios realizados con modelos animales de experimentación, destacan las aportaciones realizadas por Stern y colaboradores17) que tras evaluar el efecto que produce el calcio sobre ratas Wistar, encontraron una menor ganancia de peso corporal en el grupo de animales suplementado con calcio comparado con el grupo control.
Otro efecto del calcio alrededor del cual hay un debate polémico es su influencia en la presión arterial. Según resultados de una serie de estudios epidemiológicos se reporta que el bajo nivel de calcio en la dieta constituía un factor de riesgo significativo para la hipertensión primaria y que una mayor ingesta de calcio ayudó a reducir la presión arterial3,4,18,19 mientras que otros estudios no informaron asociaciones.20,21,22
En otros estudios con la utilización de los datos de National Health and Nutrition Examination Survey III (NHANES III), se encontró que una menor ingesta de calcio fue el factor más consistente en los sujetos hipertensos (individuos hipertensos versus normotensos: 673 mg / día frente a 728 mg / día), y se asoció con una mayor PAS media y un mayor riesgo de hipertensión.23,24
El bajo suministro de calcio induce una elevación compensatoria de la hormona paratiroidea y 1,25-dihidroxivitamina D, lo que contribuye al aumento de la Presión arterial (PA). La 1,25-dihidroxivitamina D eleva la concentración de calcio en las células del músculo liso vascular y eleva la resistencia vascular periférica y la PA, por lo que es también un regulador negativo del sistema renina-angiotensina. Además, la concentración elevada de hormona paratiroidea también se ha asociado con la hipertensión.18) De esta manera, la alteración de la presión arterial podría deberse a un efecto colateral de las hormonas que actúan para compensar la falta de calcio en el cuerpo.
Por la influencia que puede tener el calcio sobre el peso corporal y la presión arterial, este micronutriente ha despertado el interés de muchos estudiosos del tema, pues podría constituirse en una nueva forma de enfrentar terapéuticamente dos graves problemas de salud pública global en la actualidad: la obesidad y la hipertensión arterial. Se necesita una mayor evidencia científica que muestre los efectos que la suplementación con calcio causa en el peso corporal y la presión arterial, pues la literatura consultada muestra polémica en relación con tal asociación.
A tono con el cuerpo teórico existente sobre el tema, los autores de la presente investigación sostuvieron como hipótesis que la administración de un suplemento de calcio provoca disminución del peso corporal y la presión arterial en ratas espontáneamente hipertensas en relación con sus controles hipertensas sin suplementación con este micronutriente, por lo que esta investigación experimental tiene como objetivo determinar los efectos que la administración de un suplemento de calcio a ratas espontáneamente hipertensas provoca en el peso corporal y la presión arterial.
MÉTODOS
Se realizó un estudio no observacional, de diseño experimental, en la Facultad de Medicina “Ernesto Guevara de la Serna” de la Universidad de Ciencias Médicas de Pinar del Río, en el período comprendido entre septiembre de 2015 y mayo 2017, en ratas espontáneamente hipertensas (con 12 semanas de edad y peso promedio de 280 g) de categoría higiénico sanitaria Libres de Gérmenes Patógenos Específicos (SPF), fueron certificados por la División de Roedores Gnotobióticos del Centro Nacional para la Producción de Animales de Laboratorio (CENPALAB). Para la investigación se formaron dos grupos: un control (n=10 espontáneamente hipertensas las cuales no recibieron suplementación y un grupo experimental de la misma línea (n=10) a las que se les suministró calcio durante seis semanas.
Fueron determinados semanalmente (días 7, 14, 21, 28, 35, y 42 de iniciada la suplementación en el horario de las 9:00 am) el peso corporal, la frecuencia cardiaca y las presiones arteriales sistólica, diastólica y media, de cada rata que constituyó la muestra estudiada a través de métodos no invasivos de medición. Estos grupos experimentales se mantuvieron en condiciones de alimentación, suministro de agua y climatización controladas.
Personal
El personal que laboró en el estudio experimental es acreditado y con los conocimientos necesarios para la ejecución del mismo.
Control de la Calidad
El estudio fue conducido y se rigió por lo establecido en la Guía de Buenas Prácticas para el Cuidado, Uso, y Reproducción de los Animales para la Experimentación en el CENPALAB.25
Fundamentación de la especie seleccionada
Se escogió la rata como especie animal debido a las similitudes fisiopatológicas de la obesidad y la hipertensión arterial entre estos animales y los humanos, además de ser una especie aceptada para el estudio planteado por su fácil manejo, factibilidad económica de tenencia y alimentación, y por contar con los medios adecuados para la medición de las variables estudiadas.
Condiciones de mantenimiento
Los animales se alojaron en grupos, en cajas plásticas de policarbonato tipo T2 con tapas de rejillas de metal inoxidable cambiables, identificadas mediante tarjetas que recogieron toda la información del estudio. Se mantuvieron con encamado de bagazo de caña desmeollado esterilizado en autoclave.
Alimentación y suministro de agua
Dieta comercial para el mantenimiento de roedores fórmula CMO 1000 (CENPALAB, AlyCo®), con Certificado de Calidad que se suministró a libertad durante el estudio. Contiene un 0.49 % de calcio.
El agua se esterilizó (POT 05.01.06.021) y fue suministrada a libertad en frascos de 500 ml.
Distribución y formación de grupos control y experimental
Para el estudio se utilizaron 20 ratas, distribuidas en dos grupos, constituidos de la siguiente manera:
Grupo control: n=10 ratas hipertensas espontáneas.
Grupo experimental (calcio): n=10 ratas hipertensas espontáneas que recibieron suplementación con calcio.
Identificación de los animales
Los animales fueron alojados en grupos por caja y estas se identificaron individualmente mediante tarjetas donde se registró la identificación del animal con números, tipo y grupo de ensayo, especie, línea, sexo, edad y fecha en que se realizó la medición de las variables estudiadas.
Sustancias de ensayo, vía de administración y dosificación
La sustancia de ensayo es el calcio. Se garantizó el suministro de la dosis prescripta desde la semana uno hasta la semana seis del estudio. El calcio se administró vía oral mediante cánula en una dosis de 10 000 mcg diarios. Se tuvieron en cuenta todas las medidas asépticas durante el estudio.
Proceder para la determinación de las variables del estudio
Para la determinación del peso corporal (en gramos) se utilizó una balanza analítica de alta precisión (Sartorius automática Precisión 0.1 mg) debidamente calibrada y un cepo para la inmovilización del animal. Se tuvo en cuenta el peso del cepo en la determinación de esta variable.
La presión arterial sistólica (PAS), Presión arterial diastólica (PAD) y presión arterial media (PAM) expresados en mmHg se registró por un método no invasivo (Non Invasive Blood Pressure System for mice and rats), CODA, Kent Scientific Corporation, USA) el cual se basa en registrar el volumen de la presión, se utilizó para esto un sensor que mide las diferencias de volumen en la cola. Los animales fueron ambientados previamente en el aparato antes de la medición. Se mantuvieron en un ambiente libre de ruidos para reducir el estrés, y fueron colocados en el cepo sin traumas. Las mediciones de la presión arterial se realizaron a todos los animales por las mañanas en el mismo horario, previa vasodilatación de las venas de la cola del animal, obtenida al mantener la temperatura del ambiente en 37 ºC durante 30 minutos, el valor considerado fue el promedio de cinco lecturas consecutivas.
Sacrificio de los animales, toma y procesamiento de muestras
Se practicó eutanasia a todos los animales al culminar las seis semanas del estudio por sobredosis con pentobarbital sódico.
Métodos de procesamiento, análisis de la información y técnicas a utilizar
Las variables que se tomaron en cuenta para el análisis estadístico fueron variables cuantitativas continuas: peso corporal, frecuencia cardiaca, presión arterial sistólica, diastólica y media. Este análisis se inició con la confección de una base de datos en Excel 2013. Los datos obtenidos se procesaron a través del test de comparación de medias (t-student) para ver significancia estadística; se estableció un nivel de confianza del 99 % en la interpretación de los resultados.
Aspectos éticos
El trabajo fue conducido y se rigió por lo establecido en la Guía de Buenas Prácticas para el cuidado, uso, y reproducción de los animales para la experimentación en el CENPALAB y los Procedimientos Operacionales de Trabajo establecidos para el desarrollo de todas las actividades en el CENPALAB.25 El proyecto de investigación fue aprobado por el Comité de Ética de Investigaciones de la Facultad de Ciencias Médicas “Dr. Ernesto Che Guevara de la Serna”.
RESULTADOS
Se ilustra la evolución por semanas de los valores promedio del peso corporal (g) del grupo control y del grupo de animales a los que se les suplementó con calcio. Los animales del grupo control aumentaron de peso en la medida que transcurrió el tiempo en semanas de duración del experimento, lo que muestra la evolución normal del peso corporal conforme maduraron los animales de este grupo. Los animales pertenecientes al grupo estudio mostraron valores promedios del peso corporal inferiores a los controles, lo que se considera una diferencia estadísticamente significativa a partir de la semana seis del estudio, esto se corrobora con los resultados de la prueba de comparación de medias (t de student=2,712; p=0,014*). Lo anterior sugiere que la suplementación con Calcio en estos animales empieza a afectar significativamente el peso corporal después de cinco semanas de suplementación con este micronutriente. (Tabla 1)
La presión arterial media es la presión promedio durante la totalidad del ciclo cardiaco. Por su importancia como variable fisiológica, la más regulada del sistema cardiovascular, se valoró la evolución de los valores promedios de la presión arterial media (mm Hg) por semanas en ambos grupos. Se aprecia que los animales del grupo control mantuvieron una presión arterial media estable durante el estudio y los del grupo experimental disminuyeron los valores de esta variable fisiológica. Los valores de t en la prueba de comparación de medias constataron una disminución estadísticamente significativa en la presión arterial media en el grupo suplementado con calcio en relación con el control, lo que es significativo a partir de la semana tres y se mantiene durante el resto del experimento. (t=5,968; p=0,000). (Tabla 2)
Tabla 2 Evolución por semanas de los valores promedio de la presión arterial media (PAM en mmHg) de ambos grupos.
De igual forma se evaluó el progreso de los valores promedios de la presión arterial sistólica (mm Hg) por semanas en ambos grupos, con el propósito de comprobar si la suplementación con calcio afectaba los niveles de esta variable cardiovascular. En los animales del grupo control, los valores de presión arterial sistólica se mantuvieron estables durante el estudio y los del grupo suplementado con calcio experimentaron una disminución de la misma desde la semana tres de la suplementación. Al realizar la prueba T de Student de comparación de medias de las presiones arteriales sistólicas de ambos grupos, se apreció una disminución estadísticamente significativa en el grupo experimental a partir de la tercera semana de suplementación (t=7,316; p=0,000) que se mantiene hasta el término del experimento. (Tabla 3)
Tabla 3 Evolución por semanas de los valores promedio de la presión arterial sistólica (mmHg) de ambos grupos.
Se muestra la evolución de los valores promedios de la presión arterial diastólica (mm Hg) por semanas en ambos grupos de animales. De manera similar a las variables evaluadas, la presión arterial diastólica mostró estabilidad en los animales del grupo control durante el estudio, sin embargo, en el grupo suplementado con calcio, las cifras de presión diastólica disminuyeron en comparación con los controles, esta fue una reducción ostensible desde la semana tres y se incrementó en las últimas semanas.
Los resultados de la prueba T de Student de comparación de medias (t=4,788; p=0,000) corroboró lo apreciado en las estadísticas descriptivas mostradas pues se constató una disminución significativa de la presión diastólica en el grupo suplementado con calcio a partir de la semana tres de administración del suplemento. (Tabla 4)
DISCUSIÓN
Al evaluar los efectos de la suplementación con calcio en el peso corporal de los animales se comprobó una reducción de estos valores en el grupo suplementado, en relación con el control no suplementado.
Los resultados obtenidos en esta investigación coinciden con estudios realizados por Stern y colaboradores17) en modelos animales quienes tras evaluar el efecto que produce el calcio en el peso corporal de ratas Wistar, encontraron una menor ganancia de peso en el grupo tratado con calcio en comparación con el grupo control.
Otros estudios realizados por Zemel y colaboradores14 con ratones transgénicos con sobreexpresión del gen agouti en los adipocitos, hallaron una menor ganancia de peso corporal con una drástica reducción de los depósitos grasos al finalizar el tratamiento con este micronutriente.
El origen de la reducción de peso según la literatura revisada, podría encontrarse en una disminución de la ingesta de alimentos, lo que posibilita que la suplementación con calcio afecte al complejo mecanismo que regula la sensación de hambre y saciedad.1,12) Se reporta que la ingesta elevada del mineral podría afectar a la absorción de nutrientes en el intestino delgado, lo que disminuye su biodisponibilidad fundamentado en la elevada capacidad de los minerales para interaccionar con un heterogéneo grupo de moléculas, esto desencadena fenómenos de precipitación y desplazamiento. Se reportan posibles interacciones del calcio con distintos nutrientes de la dieta (ácidos grasos, aminoácidos) que conducirían a la formación y precipitación de complejos insolubles, lo que modifica el proceso de absorción.1,12
En el caso de la posible asociación de la suplementación con calcio y los niveles de presión arterial en este estudio, se comprobó que la suplementación era capaz de reducir las cifras de presión arterial sistólica, diastólica y media en los animales suplementados con calcio, disminución que era significativa a partir de la tercera semana de suplementación, lo que denota que el efecto reductor de las cifras de presión arterial aparece más temprano que los observados en el peso corporal.
El mecanismo que explica la relación del calcio con los niveles de presión arterial no está completamente dilucidado debido a la complejidad que entraña la regulación de la presión arterial, al comprender mecanismos intrínsecos y extrínsecos que involucran a varios órganos y sistemas.
La literatura internacional reporta hipótesis que atribuyen estos efectos a la actividad de las hormonas reguladoras del metabolismo del calcio. Ciertos estudios epidemiológicos han indicado una correlación entre los niveles de calcitriol y la presión arterial de la población. El calcitriol mejora la permeabilidad de calcio en la membrana celular y su paso al interior de la célula del músculo liso de la pared arterial. El aumento del calcio intracelular incrementa el tono y contractilidad del musculo liso vascular y su constricción, que resulta en un aumento de la presión arterial.
La tendencia a la reducción de las cifras de tensión arterial sistólica bajo la suplementación con calcio coincide con lo encontrado por McCarron y colaboradores13 y Zemel y colaboradores14) en sus estudios.
La administración de una dieta libre de calcio se asoció a un incremento de la presión arterial sistólica en un modelo experimental en ratas y se demostró que una dieta rica en calcio es capaz de reducir los valores de presión arterial en animales de experimentación.
Para encontrar estudios observacionales prospectivos que investigaran la asociación de la ingesta de calcio con el riesgo de desarrollar hipertensión. Las estimaciones de riesgo informadas se agruparon con la utilización de un modelo de efectos aleatorios. Se incluyeron ocho estudios de cohorte prospectivos (248,398 participantes y 30,838 casos). Siete estudios midieron la ingesta de calcio en la dieta, pero un estudio midió la ingesta total de calcio (calcio de los alimentos y suplementos). Se encontró una asociación inversa significativa para la categoría más alta versus la más baja de ingesta de calcio (riesgo relativo: 0,89, IC 95%: 0,86, 0,93; I2 = 0%, n = 8), y por cada incremento de 500 mg / d (riesgo relativo: 0,93; IC del 95%: 0,90; 0,97; I2 = 64%, n = 7).
Los resultados del resumen fueron los mismos con los análisis principales cuando los análisis se restringieron solo a la ingesta de calcio en la dieta. Un metanálisis no lineal de dosis-respuesta mostró una asociación inversa lineal, con una tendencia algo más pronunciada dentro de las ingestas bajas y moderadas. Estos autores concluyen posterior al análisis de la evidencia compilada que, una mayor ingesta de calcio en la dieta, independientemente de la adiposidad y la ingesta de otros minerales relacionados con la presión arterial, está ligeramente asociada con un menor riesgo de desarrollar hipertensión.
Existen otros trabajos que no informaron asociaciones entre la ingesta de calcio y los niveles de presión arterial.21,22,23
Se concluye que la suplementación con calcio en ratas espontáneamente hipertensas, provocó una reducción del peso corporal a partir de la semana seis de iniciada la suplementación y de las cifras de presión arterial sistólica, diastólica y media a partir de la tercera semana de administración del calcio.
