PMC

Discusión

Este estudio demuestra, por primera vez, que el consumo a largo plazo de DE, individualmente o en combinación con etanol, provoca alteraciones bioquímicas y ultraestructurales en los músculos del corazón.

Nuestros resultados revelaron que tanto Red Bull como el etanol aumentaron las concentraciones de glucosa y glucógeno en el miocardio. En el grupo RB, el aumento de las concentraciones de glucosa y glucógeno fue causado por dos ingredientes de la DE, la cafeína y la taurina. Normalmente, la cafeína provoca la liberación de calcio de los almacenes intracitoplasmáticos (22) y activa la AMPK a través de la proteína quinasa-β dependiente de calcio/calmodulina (CaMKK) (23). La AMPK promueve la captación y utilización de la glucosa en los cardiomiocitos (24). Además, la AMPK inhibe la síntesis de glucógeno mediante la fosforilación de la glucógeno sintasa o activa la degradación del glucógeno mediante la fosforilación de la glucógeno fosforilasa (25). Sin embargo, la activación crónica de la AMPK, como probablemente ocurrió en nuestro estudio, puede aumentar la síntesis de glucógeno al incrementar la captación de glucosa y la formación de glucosa-6-fosfato. Esto induce la activación alostérica de la glucógeno sintasa que puede superar la fosforilación inhibitoria de la AMPK (26). Además, se ha informado de que la taurina aumenta la captación de glucosa, la glucólisis y la síntesis de glucógeno en el corazón de ratas adultas (27).

En nuestro estudio, el etanol provocó un ligero aumento de las concentraciones de glucosa y glucógeno. El etanol disminuye la sensibilidad a la insulina, que está mediada en el músculo cardíaco por el factor de necrosis tumoral-α (TNFα) y/o la interleucina-6 (IL-6), induciendo la activación de las quinasas Jun N-terminal, que inhibe la vía de señalización Akt-AS160-GLUT4 (28). Por ello, la concentración de glucosa debería haber disminuido. No podemos ofrecer una explicación de estos resultados, y no hay ningún estudio sobre este tema en la literatura. Sin embargo, las modificaciones ultraestructurales mostradas en la Figura 4 nos llevaron a considerar que el ciclo de Krebs no estaba funcionando correctamente y, en consecuencia, el metabolismo de la glucosa en el miocardio estaba afectado.

La administración combinada de Red Bull y etanol produjo un aumento significativo de la concentración de glucosa, lo que era de esperar porque la administración independiente de cada uno de estos componentes aumentaba la concentración de glucosa en el miocardio.

El glucógeno es una molécula vital para el funcionamiento normal del miocardio. Es necesario para el desarrollo ontogenético del corazón, ya que suministra la energía necesaria para el crecimiento y desarrollo del órgano (29). En el órgano maduro, el glucógeno se encuentra en pequeñas cantidades, proporcionando energía al sistema excito-conductor. Una gran cantidad de glucógeno sólo es beneficiosa en condiciones de isquemia (30). La acumulación de glucógeno en el miocardio favorece la incidencia del síndrome de preexcitación (31). Varios estudios han informado de una asociación de las DE y/o el alcohol con la aparición de efectos negativos a nivel cardiovascular (palpitaciones, arritmias cardíacas, hipertensión e incluso muerte súbita cardíaca) (2, 32); por tanto, no podemos excluir la posibilidad de que estos efectos estuvieran relacionados con la acumulación de glucógeno en el miocardio.

La concentración de colesterol disminuyó significativamente en todos los grupos. Este efecto puede ser a su vez una causa de las disfunciones miocárdicas señaladas en el consumo crónico de DE y alcohol. Una de las funciones del colesterol es endurecer las membranas celulares y mantener la forma de las células mediante la formación de «puentes» (balsas lipídicas) en las regiones donde se expresan las proteínas de la membrana (33). Además, el colesterol controla la fluidez de la membrana y, en consecuencia, desempeña un papel importante en la relación colesterol-fosfolípido (34). La relación molar entre el colesterol y los fosfolípidos en las membranas plasmáticas suele mantenerse justo por debajo de la unidad (35). Por lo tanto, la reducción de la concentración de colesterol puede conducir a la desestabilización de la membrana, lo que a su vez puede afectar al metabolismo celular en el miocardio.

La disminución de la concentración de colesterol inducida por Red Bull podría haberse debido al elevado contenido de taurina y/o niacina presente en el DE. Este cambio es algo esperado porque tanto la taurina como la niacina se utilizan en la prevención y la cura de la aterosclerosis (36, 37). Más concretamente, la taurina reduce el colesterol sérico (38) y la niacina reduce el colesterol sérico y los triglicéridos y aumenta la concentración de HDL (39).

La disminución del colesterol en el miocardio tras el tratamiento crónico con etanol también ha sido comunicada por Godfrey et al. (40) y Hu et al. (41), pero nadie ha explicado nunca estos resultados y se desconoce el significado fisiológico del fenómeno.

La administración combinada de Red Bull y etanol indujo una reducción aún mayor del colesterol en el miocardio que la administración independiente de los dos componentes.

Nuestros resultados muestran un ligero aumento de la concentración de proteínas en el miocardio en todos los grupos tratados, siendo significativo en el grupo E. El ligero aumento de la concentración de proteínas observado tras la administración de Red Bull podría deberse a su alto contenido en vitamina B6. Una dosis de Red Bull vendida en Rumanía contiene el 250% de la dosis diaria recomendada de B6. La vitamina B6 es un cofactor esencial en el funcionamiento de más de 140 enzimas necesarias para la síntesis, la degradación y la interconversión de aminoácidos (42).

La formación de aductos proteicos podría ser una explicación para el aumento significativo de la concentración de proteínas en el grupo E observado en nuestro estudio. Las investigaciones han demostrado que el alcohol provoca la acumulación de aductos proteicos en los tejidos hepático, nervioso y muscular, agravando la toxicidad inducida por el etanol en estos tejidos (43). En un estudio realizado por Worrall et al. (44), se encontraron mayores cantidades de aductos proteicos de acetaldehído reducido, acetaldehído no reducido y malondialdehído-acetaldehído en el tejido cardíaco de las ratas tras 6 semanas de tratamiento con alcohol. Además, un estudio anterior ha demostrado que los aductos formados por el acetaldehído con las proteínas estimulan la formación del ARNm responsable de la síntesis de colágeno y la expresión de las proteínas del tejido conectivo (45).

Las actividades de AST y ALT aumentaron en el miocardio y disminuyeron en el suero tras todos los tratamientos. De acuerdo con las alteraciones ultraestructurales causadas por el Red Bull y el etanol, se esperaba que las actividades de estos marcadores de integridad de la membrana aumentaran en el suero. Sin embargo, nuestros resultados son consistentes con los de Mihailovic et al. (46), quienes reportaron un incremento en la actividad de AST con una actividad de ALT sin cambios en el músculo cardíaco después de un tratamiento de 10 días con etanol. Nuestros resultados muestran que Red Bull tuvo los mismos efectos perjudiciales que el etanol, al menos en el músculo cardíaco. Además, la combinación de Red Bull y etanol tuvo efectos sinérgicos y/o complementarios sobre la actividad de AST.

Las alteraciones ultraestructurales más graves observadas en el tejido cardíaco de las ratas tratadas con etanol (Fig. 4c y y4d)4d) son las que indican la aparición de una cardiomiopatía alcohólica. Como señalan De Leiris et al. (47), los sujetos humanos y los modelos animales expuestos al consumo crónico de etanol sufren alteraciones funcionales y estructurales en el tejido cardíaco. El estrés oxidativo induce la peroxidación de los lípidos, la oxidación de las proteínas, reduce el contenido de GSH de las mitocondrias y perturba la homeostasis del calcio, lo que perjudica la capacidad contráctil del músculo cardíaco. Los orgánulos también muestran estructuras modificadas con cristas desorganizadas, lo que da lugar a una alteración del metabolismo oxidativo. Un excelente trabajo de Tsiplenkova et al. (48) ofrece un inventario detallado de los daños causados por el etanol en la cardiomiopatía alcohólica, como la alteración de las membranas mitocondriales, incluyendo la hinchazón de los orgánulos y la pérdida de las cristas. Estos autores también observaron un aumento del número de mitocondrias con los miocitos, en los que el espacio ocupado por las mitocondrias era mayor que el ocupado por las miofibrillas. Esto concuerda con nuestra observación de los espacios intermiofibrilares ampliados llenos de mitocondrias. Curiosamente, también encontramos que la población de mitocondrias subsarcolémicas estaba reducida, mientras que estaban presentes numerosas áreas de lisis.

Además, observamos depósitos de colágeno en el espacio intercelular, lo que también ha sido reportado por Urbano-Márquez y Fernández-Sola (49) en pacientes humanos con cardiomiopatía alcohólica.

Sigue sin estar claro si estos cardiomiocitos alterados pueden acabar en apoptosis o en necrosis; sin embargo, la apoptosis, o incluso una combinación de apoptosis y necrosis, parece producir la pérdida de miocitos en la cardiomiopatía alcohólica (50).

Aunque las alteraciones de los cardiomiocitos inducidas por el consumo de alcohol están bien documentadas, hay muy poca evidencia, si es que hay alguna, en relación con las alteraciones ultraestructurales inducidas por las DE en el músculo cardíaco. En algunos miocitos del grupo RB, la disposición de las miofibrillas mostraba una estructura suelta y el espacio entre ellas estaba ocupado por varias mitocondrias de gran tamaño (hinchadas) que mostraban una matriz enrarecida y cristas dilatadas, lo que hacía suponer que el metabolismo oxidativo estaba afectado. Todas estas alteraciones morfológicas se correlacionaron con las alteraciones bioquímicas medidas en las concentraciones de glucosa, glucógeno y colesterol y las actividades de AST y ALT comunicadas en nuestro estudio. La proliferación exagerada de mitocondrias («mitocondriosis») entre las miofibrillas estrechadas también fue comunicada por Tsiplenkova et al. (48), como una característica de la cardiomiopatía alcohólica.

En los miocitos del grupo RBE, los efectos acumulados de la DE y el etanol fueron aún más dramáticos, con un aumento de las áreas de lisis, mayoría de miofibrillas sin una disposición regular (paralela), miofibrillas con una parte de ellas fragmentada, y varias mitocondrias con estructuras enrarecidas y cristas dilatadas. En los espacios intermiofibrilares estaban presentes numerosas vesículas, probablemente llenas de glucógeno, como se ha informado previamente (49) en la miocardiopatía alcohólica. Estas alteraciones estructurales también apoyan los cambios bioquímicos medidos en nuestro estudio. Varios miocitos tenían núcleos hipocrómicos con bordes irregulares, y los discos intercalados estaban fragmentados y dehiscentes.