Trabajos Originales

Centro Nacional de Investigaciones Científicas

Capacidad antioxidante total del suero en la diabetes mellitus

Lic. Cheyla Romay Penabad

RESUMEN

Con el objetivo de evaluar la presencia de estrés oxidativo en la diabetes mellitus se estudió en un grupo de 89 sujetos sanos y 104 pacientes diabéticos (50 tipo I y 54 tipo II) la variación de la capacidad antioxidante total del suero (TRAP) respecto al grado de control glicémico, evaluado por el valor de fructosamina sérica. Se encontró una disminución significativa de la capacidad TRAP en el grupo de pacientes pobremente controlados (fructosamina ³ 3,5 mmol/L) respecto a los controles y los pacientes satisfactoriamente controlados. De los parámetros antioxidativos del suero que contribuyen al valor TRAP, sólo el ácido úrico parece ser responsable de su disminución significativa en los pacientes pobremente controlados. Estos resultados brindan elementos sobre la presencia de estrés oxidativo en la diabetes y la posible utilización de una terapia antioxidativa nutricional en esta enfermedad.

Palabras clave: ESPECIES DE OXIGENO REACTIVO; DIABETES MELLITUS INSULINO-DEPENDIENTE/sangre; DIABETES MELLITUS NO INSULINO-DEPENDIENTE/sangre; RADICALES LIBRES; ESTRES OXIDATIVO; ACIDO ASCORBICO/sangre; VITAMINA E/SANGRE; ACIDO URICO/sangre; FRUCTOSA/sangre.

INTRODUCCION

En los últimos años se ha propuesto la presencia de estrés oxidativo en pacientes diabéticos^1-3 como consecuencia de una generación excesiva de especies reactivas del oxígeno, lo cual contribuye al desarrollo de complicaciones angiopáticas de la enfermedad.⁴

El daño oxidativo causado a la célula por especies reactivas del oxígeno (O₂^-, OH⁺, H₂O₂, oxígeno singlete) surge en esta enfermedad como consecuencia de la reacción de las proteínas glicosiladas no enzimáticamente con el oxígeno^2,5 o por la enolización de la glucosa catalizada por metales de transición, con la subsecuente reducción de oxígeno molecular que da lugar a cetoaldehídos e intermediarios oxidantes.⁶

Por otra parte se ha sugerido que los antioxidantes del suero pueden desempeñar un rol en la protección del endotelio contra el daño oxidativo.⁷

Evidencias recientes indican que la capacidad antioxidante total del suero (TRAP) parece estar disminuida en los diabéticos en relación con el pobre control glicémico.^8,9 El valor TRAP (número de moles de radicales peroxilo que pueden ser secuestrados por el suero humano) está determinado por el contenido de ácido ascórbico, a-tocoferol, ácido úrico y proteínas como la albúmina cuyos grupos -SH libres pueden secuestrar radicales peroxilo.

El objetivo del presente trabajo fue la evaluación, mediante un método quimioluminiscente novedoso, de la capacidad antioxidante total del suero (TRAP) de pacientes diabéticos y controles, así como del comportamiento de este parámetro de acuerdo con el grado de control glicémico (fructosamina). Por otra parte se investigó si alguno de los principales antioxidantes del suero se encuentra alterado en esta enfermedad y si esto influye en la capacidad TRAP.

MATERIAL Y METODOS

Muestras: Se usaron muestras de suero de 104 pacientes diabéticos (50 tipo I, IDDM y 54 tipo II, NIDDM) diagnosticados conforme a los criterios recomendados por el Comité Experto de la Organización Mundial de la Salud.¹⁰ Como controles se tomaron muestras de suero de 89 sujetos sin trastornos de tipo endocrino seleccionados durante un examen médico de rutina.

La población de pacientes diabéticos fue subdividida en 2 grupos de acuerdo con el grado de control metabólico: satisfactoriamente controlados (valores de fructosamina < 3,5 mmol/L) y pobremente controlados (valores de fructosamina ³ 3,5 mmol/L).¹¹ Antes de la toma de la muestra se obtuvo el consentimiento de cada sujeto para participar en el estudio.

Las muestras de suero se tomaron por punción venosa en ayunas, previo a la utilización de cualquier medicamento y fueron procesadas en el propio día.

Métodos: Para la determinación de la capacidad TRAP se utilizó el método descrito por Lissi et al.¹² basado en el uso de 2,2' azobis (2-amidinopropano) (ABAP) como fuente estable y controlable de radicales alkil peroxílicos. La descomposición térmica del ABAP produce en presencia de luminol, una señal luminosa que es inhibida por secuestrantes de radicales peroxílicos. El tiempo necesario para recuperar la señal quimioluminiscente después de la adición del secuestrante es proporcional a la concentración de éste. Se utilizó trolox (análogo hidrosoluble de la vitamina E y secuestrante específico de radicales peroxílicos) para calibrar la determinación de la capacidad TRAP en el suero: 1 mol de trolox atrapa 2 moléculas de radical peroxilo.¹³ Todas las mediciones se realizaron en un luminómetro LKB 1250 acoplado a un recorder potenciométrico.

La concentración de fructosaminas del suero se determinó por el método de reducción alcalina del nitroblue tetrazolium (NBT) según lo descrito por Johnson et al.¹⁴ El a-tocoferol y el ácido ascórbico se cuantificaron por método colorimétrico con el uso de µµ'-piridilo.¹⁵

El ácido úrico se midió utilizando un juego diagnóstico enzimático colorimétrico suministrado por la Boehringer Mannheim, Alemania.

Los grupos sulfidrilo (SH) de las proteínas del suero se cuantificaron por método colorimétrico con la utilización del ácido ditiobis 2-nitrobenzoico (DTNB).¹⁶ Todas las determinaciones colorimétricas se realizaron en un Spekol 220 (Carl Zeiss, Jena).

Estadística: El análisis estadístico de los resultados se realizó utilizando un programa NCSS (serie 5X). Los datos fueron analizados por medio del test de Kruskal Wallis; en aquellos casos en que p £ 0,05, se utilizó la U de Mann Whitney para dilucidar a qué pareja de datos se debía la diferencia.

TABLA 1. Concentración de fructosamina y capacidad TRAP del suero en sujetos sanos y pacientes diabéticos

		Fructosamina mmol/L		Capacidad TRAP mmol/L
	N	_	DS	_	DS
No diabéticos	89	2,24	0,35	254,9	91,72
Diabéticos
Total	104	3,59^a	0,90	237,5	108,62
Tipo I	50	3,94^a	0,93	230,3	105,62
Tipo II	54	3,27^a	0,76	244,2	111,90
Satisfactoriamente controlados	50	2,83^a	0,41	267,7	115,11
Pobremente controlados	54	4,29^a	0,64	209,5^b	94,99

^{a Significativamente diferente de los no diabéticos (p < 0,0001) b Significativamente diferente de los no diabéticos (p < 0,005) y de los satisfactoriamente controlados (p < 0,01).}

RESULTADOS

Los resultados (tabla 1) indican una posible relación entre concentraciones elevadas de fructosamina y valores bajos de capacidad TRAP del suero. El coeficiente de correlación lineal obtenido entre fructosamina y TRAP, aunque débil, fue significativo para toda la población diabética (n=104; r=-0,264; p < 0,01) y en el grupo de diabéticos tipo I (n=50; r=-0,292; p < 0,05).

La concentración de fructosamina fue significativamente mayor para cada grupo diabético comparado con los no diabéticos, sin embargo, los valores de las medias de la capacidad TRAP, aunque menores en los diabéticos (tipo I y II), no fueron significativamente diferentes.

Cuando se redistribuyó la población total de diabéticos de acuerdo con el control metabólico se encontró que la capacidad TRAP del grupo de pacientes pobremente controlados fue significativamente menor respecto al grupo de sujetos no diabéticos (p <0,005) y al grupo de pacientes satisfactoriamente controlados (p < 0,01).

Con el objetivo de conocer cuál (o cuáles) de los elementos antioxidativos del suero es el responsable de la disminución de la capacidad TRAP que se observa en los pacientes diabéticos, se evaluó individualmente en un grupo de controles (n=42) y diabéticos (18 tipo I y 16 tipo II) los principales componentes antioxidativos del suero: ácido ascórbico, a-tocoferol, ácido úrico y grupos -SH de las proteínas.

TABLA 2. Concentración de fructosamina y principales antioxidantes del suero en sujetos sanos y pacientes diabéticos (tipo I y tipo II, satisfactoria y pobremente controlados)

	Fructosamina (mmol/L)		Vit E (mM)		Vit C (mM)		-SH (mM)		Acido úrico (mM)
Control	_	DS	_	DS	_	DS	_	DS	_	DS
(N=42)	2,4	0,41	22,1	8,8	17,9	8,6	529,7	81,0	408,2	134,2
Diabéticos
Tipo I
(N=18)	3,9^a	0,97	20,8	9,0	16,8	8,5	532,7	144,9	323,3^c	101,1
Tipo II
(N=16)	3,1^a	0,80	23,9	8,4	16,2	8,3	479,4	64,2	400,2	131,8
Satisfactoriamente controlados (N=17)	2,8^b	0,41	23,1	10,1	16,2	9,2	488,4	91,0	410,5	133,9
Pobremente controlados (N=17)	4,3^a	0,72	21,6	7,5	16,7	7,5	526,9	136,4	308,4^d	82,4

^{a p < 0,005, b p < 0,02 vs control, c p < 0,05 vs control, d p < 0,02 vs control, e p < 0,05 vs satisfactoriamente controlados}

La concentración media en el suero de ácido ascórbico, a-tocoferol y grupos -SH libres mostró valores muy similares entre los diferentes grupos (tabla 2). De los parámetros antioxidativos sólo el ácido úrico presentó una disminución significativa entre los diabéticos tipo I y el grupo control, así como entre el grupo de diabéticos pobremente con-trolados con el grupo control y los diabéticos satisfactoriamente controlados.

Un análisis de correlación entre la concentración de fructosamina y los parámetros antioxidativos evaluados (tabla 3) indicó una débil pero significativa correlación negativa entre la fructosamina y el ácido úrico en el grupo de pacientes diabéticos (n=34; r=-0,369; p < 0,01). Estos resultados apoyan la idea de que la correlación entre fructosamina y el valor TRAP encontrado previamente pudiera estar influenciada por la concentración de ácido úrico del suero.

TABLA 3. Correlación de fructosamina con los parámetros antioxidativos

Parámetro	Diabéticos (N=34)		No diabéticos  (N=42)
	r	p	r	p
µTocoferol	-0,09	ns	-0,079	ns
Acido ascórbico	0,142	ns	-0,103	ns
Grupos -SH	0,249	ns	0,076	ns
Acido úrico	-0,369	<0,01	0,004	ns

 

DISCUSION

Nuestros resultados apoyan la hipótesis general de que en pacientes diabéticos, el exceso de radicales libres de oxígeno generados durante la glicosilación no enzimática de proteínas puede conducir a un estrés oxidativo y una disminución en la capacidad antioxidante del suero.

No se encontró disminución de la capacidad TRAP entre el grupo de diabéticos satisfactoriamente controlados y el grupo de sujetos no diabéticos. Este resultado posiblemente indica la existencia de una concentración crítica de radicales libres de oxígeno que debe generarse durante la glicosilación no enzimática de proteínas, para causar una disminución apreciable de los componentes antioxidantes del suero sanguíneo.

Además de la glicosilación no enzimática de proteínas, factores como la autoxidación de la glucosa, cambios en el metabolismo energético y en la concentración de mediadores de la inflamación y del estado de las defensas antioxidativas¹⁷ pueden también contribuir a la aparición de estrés oxidativo en la diabetes.

De los antioxidantes del suero evaluados sólo el ácido úrico parece ser el causante de la disminución de la capacidad TRAP. El urato, lejos de ser exclusivamente un producto inerte del catabolismo de las purinas, es uno de los mayores antioxidantes presentes en el suero y puede desempeñar un importante papel en los mecanismos de defensa del organismo contra el ataque de los radicales libres.

El estado del ácido úrico sérico en la diabetes mellitus ha sido objeto de interesantes estudios. Se han reportado niveles normales, bajos y elevados en estos pacientes,¹⁸ pero varios autores opinan^19-21 que en la diabetes la concentración de urato sérico está disminuida.

Magoula et al.²² consideran que estos bajos niveles de urato sérico se deben a una excreción urinaria incrementada en presencia de glicosuria.

A la luz de los resultados actuales sería valioso reconsiderar la participación del urato en el estado antioxidativo de pacientes diabéticos, así como poder discernir si sus variaciones se deben a su comportamiento como antioxidante frente a un estado de estrés oxidativo o a fenómenos relacionados con su excreción urinaria en estos pacientes.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos la colaboración brindada por los laboratorios clínicos del Centro Antidiabético (Instituto Nacional de Endocrinología) y el Hospital Militar "Dr. Carlos J. Finlay" en el suministro del material biológico y la información necesaria para el estudio.

SUMMARY

With the aim of evaluating the presence of oxidative stress in diabetes mellitus, it was studied in a group of 89 healthy subjects and 104 diabetic patients (50, type I and 54, type II) the variation of total antioxidant capacity of serum (TRAP) in connection with the glicemic control degree, evaluated by the value of serum fructosamine. A marked reduction of TRAP capacity was found in the group of poorly controlled patients (fructosamine ³ 3,5 mol/L) as regards the controls and the successfully controlled patients. Of the antioxidative parameters of serum contributing to TRAP value, only the uric acid seems to be responsible of its signficant decrease among the poorly controlled patients. These results provide elements about the presence of oxidative stress in diabetes and about the possibility of using an antioxidative nutritional therapy in this disease.

Key words: REACTIVE OXYGEN SPECIES; DIABETES MELLITUS, INSULIN DEPENDENT/blood; DIABETES MELLITUS, NON-INSULIN DEPENDENT/blood; FREE RADICALS; OXIDATIVE STRESS; ASCORBIC ACID/blood; VITAMIN E/blood; URIC ACID/blood; FRUCTOSE/blood.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Oberley LWF. Free radicals and diabetes. Free Rad Biol Med 1988;5:113-24.
2. Baynes JW. Role of oxidative stress in development of complications in diabetes. Diabetes 1991;40:405-12.
3. Sinclair AJ, Lunec J, Girling AJ, Barnett AH. Modulators of free radical activity in diabetes mellitus: role of ascorbic acid. EXS 1992;62:342-52.
4. Rosen P, Zink S, Tschope D. Vascular damage due to oxidative stress: a pathogenic concept for diabetic macro and microangiopathy? En: Weber B, Burger W, Danne T, eds. Structural and functional abnormalities in subclinical diabetic angiophaty. Pediatr Adolesc Endocrinol. Basel: Kar-ger, 1992;Vol. 22:23-31.
5. Gillery P, Monbiosse JC, Maquart FX, Borel JP. Does oxygen free radical increased formation explain long term complications of diabetes mellitus? Med Hypothesis 1989;29:47-50.
6. Wolff SP. Diabetes mellitus and free radicals. Br Med Bull 1993;49:642-52.
7. Rosen P. Protection of the diabetic vasculature by vitamin E? En: Gries Fa, Wessel K, eds. The role of anti-oxidants in diabetes mellitus. Oxygen radicals and anti-oxidants in diabetes. Frankfurt aam Main: Verlag Gruppe 1993;155-69.
8. Miller NJ, Rice-Evans C, Davies MJ, Gopinaathan V, Milner A. A novel method for measuring antioxidant capacity and its application to monitoring the antioxidant status in premature neonates. Clin Sci 1993;84:407-12.
9. Tsai EC, Hirsch IB, Brunzell JD, Chait A. Reduced plasma peroxyl radical trapping capacity and increased susceptibility of LDL to oxidation in poorly controlled IDDM. Diabetes 1994;43:1010-4.
10. National Diabetes Data Group. Classification and diagnosis of diabetes mellitus and other categories of the glucose intolerance. Diabetes 1979;28:1039-57.
11. Gottschiling HD, Pusch H, Michaelis D. Evaluation of metabolic control in type I (insulin-dependent) diabetic patients by estimation of serum fructosamine. Exp Clin Endocrinol 1990;95:129-36.
12. Lissi E, Pascual C, Castillo MD del. Luminol luminiscence induced by 2,2' azobis (2-amidinopropane) thermolysis. Free Rad Res Comm 1992;17:299-311.
13. Lissi E, Faure M, Clavero N. Effect of additives of the inactivation of lyzozyme mediated by free radicals produced in the thermolysis of 2,2' azobis (2-amidinopropane). Free Rad Res Comm 1991;14:373-84.
14. Johnson RN, Metcalf PA, Baker JR. Fructosamine: a new approach to the estimation of serum glycosyl-protein. An index of diabetic control. Clin Chim Acta 1982;127:87-95.
15. Omaye ST, Turnbull JK, Sanberlid HE. Selected methods for the determination of ascorbic acid in animal cells tissues and fluids. En: Colowick SP, Kaplan NO, eds. Methods in Enzymology. New York: Academic, 1979;62.
16. Koster JF, Biemond P, Swaak AJB. Intracellular and extracellular sulphydril levels in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 1986;45:44-6.
17. Baynes JW. Role of oxidative stress in development of complications in diabetes. Diabetes 1991;40:405-12.
18. Oludoga AO, Erasmus RT, Akinlade KS, Okesina AB, Alanamu AA, Abu EA. Plasma urate in diabetes: relationship to glycaemia, glucose disposal, microvascular complications and the variations following oral glucose. Diabetes Res Clin Pract 1991;14:99-105.
19. Herman JB, Goldbourt V. Uric acid and diabetes: observations in a population study. Lancet 1982;2:240-3.
20. Cook DG, Shaper AG, Thelle DS, Whitehead TP. Serum uric acid, serum glucose and diabetes: relationships in a population study. Posgrad Med J 1886;62:1001-6.
21. Whitehead TP, Junger I, Robinson D, Kolar W, Pearl A, Hale A. Serum urate, serum glucose and diabetes. Ann Clin Biochem 1992;29:159-61.
22. Magoula I, Tsapas G, Paletas K, Mavromatidis K. Insulin dependent diabetes and renal hypouricemia. Nephron 1991; 59:21-6.

Recibido: 22 de diciembre de 1995. Aprobado: 30 de abril de 1996.

Lic. Cheyla Romay Penabad. Centro Nacional de Investigaciones Científicas. Avenida 25 y calle 158, Cubanacán, municipio Playa, Apartado 6880, Ciudad de La Habana, Cuba.