Funcionalidad de un zumo de sandía enriquecido en l-citrulinavaloración de sus efectos in vivo en deportistas

Resumen

Resumen de la Tesis: El concepto de alimentos funcionales tiene su origen a comienzos de los años 80 en Japón. En Europa, el Functional Food Science (FUFOSE) propuso la siguiente definición para alimentos funcionales “un alimento puede considerarse funcional si se demuestra satisfactoriamente que ejerce un efecto beneficioso sobre una o más funciones selectivas del organismo, además de sus efectos nutritivos intrínsecos, de tal modo que resulte apropiado para mejorar el estado de salud y bienestar, reducir el riesgo de enfermedad, o ambas cosas. En la actualidad, existe una creciente preocupación de la población por seguir unos hábitos de vida saludables y tener una alimentación adecuada. Los consumidores están cada vez más concienciados de la relación existente entre la alimentación y la salud. Por ello, se demandan productos que contribuyen a una buena salud y bienestar, y la industria alimentaria está realizando una fuerte inversión en el desarrollo de este tipo de productos. La citrulina es un aminoácido, su nombre procede de la palabra latina para denominar a la sandía (Citrullus vulgaris Schrad.), dicho compuesto se aisló por primera vez en 1930. La sandía es una fuente natural de L-citrulina, su riqueza puede variar desde 0,7 hasta 6 g/kg de peso fresco, con la particularidad de que, en general, presenta mayor cantidad en la corteza respecto a la pulpa. Esta L-citrulina posee unas características específicas que le confiere unos efectos beneficiosos en nuestro organismo. Es por ello, que la industria alimentaria investiga y promueve el desarrollo de alimentos de origen natural y su enriquecimiento con compuestos bioactivos, como L-citrulina, con propiedades saludables o efectos positivos, como sustitutos de productos farmacológicos. Los trabajos de investigación de la presente Tesis Doctoral se han realizado en la Unidad de Calidad Alimentaria y Salud del Instituto de Biotecnología Vegetal y en el Grupo de Postrecolección y Refrigeración del departamento de Ingeniería de Alimentos y del Equipamiento Agrícola, ambos de la Universidad Politécnica de Cartagena. Inicialmente se ha efectuado una extensa y profunda revisión bibliográfica sobre los estudios llevados a cabo en los últimos años sobre los suplementos orales con L-citrulina; en ellos se han valorado sus importantes funciones y efectos fisiológicos en el organismo. A continuación, los trabajos de investigación de la presente Tesis Doctoral se han centrado en evaluar la “funcionalidad” de un zumo de sandía enriquecido en L-citrulina, valorando sus efectos in vivo en deportistas, tras la práctica de diferentes modalidades de ejercicios físicos tanto aeróbicos como anaeróbicos. La L-citrulina es un aminoácido no esencial, es decir, puede ser sintetizado de forma endógena en el organismo, a partir de otros aminoácidos procedentes de la dieta. En los últimos años, L-citrulina ha despertado un especial interés por ser precursor de la biosíntesis de L-arginina, el cual es un aminoácido semi-esencial o condicionalmente esencial, según la etapa de desarrollo y el estado de salud del individuo, con importantes funciones fisiológicas. Una de estas funciones de L-arginina es ser precursora del óxido nítrico (NO). Este NO relaja el músculo liso vascular produciendo su vasodilatación e inhibe la proliferación de las células del músculo liso vascular. Otra de las funciones claves de NO en el organismo es mantener la función e integridad del endotelio; además inhibe la agregación plaquetaria y previene la adhesión de los leucocitos. Por otro lado, regula el consumo de oxígeno mitocondrial por inhibición del citocromo C oxidasa. En fisiología del deporte, se piensa que los suplementos de NO pueden ser una ayuda ergogénica para aumentar el rendimiento deportivo, basándose en su acción vasodilatadora y moduladora del flujo sanguíneo. Estudios previos han demostrado que la mayor biodisponibilidad de NO puede mejorar el suministro de oxígeno y nutrientes a los músculos activos y así reducir el coste de ATP de la producción de fuerza muscular y mejorar las respuestas fisiológicas relacionadas con el rendimiento deportivo y la recuperación del organismo. Por otro lado, la L-citrulina es un aminoácido intermediario metabólico del ciclo de urea, cuya función es la eliminación del organismo del excedente del ión amonio (NH4+) en forma de urea. Durante el ejercicio físico se acumula el ión amonio, el cual favorece la producción de ácido láctico en el músculo. Junto con la depleción de sustratos (glucógeno muscular) o el deficiente aporte de oxígeno, la acumulación del ión amonio y de ácido láctico, son factores determinantes en la aparición de la fatiga muscular. La suplementación con L-citrulina puede mejorar el rendimiento deportivo, favoreciendo la eliminación del excedente del ión amonio a través del ciclo de la urea, y por tanto, impidiendo la acumulación de lactato. Los suplementos ergogénicos son todas las sustancias que ayudan a mejorar el rendimiento. Son procedimientos que ayudan a potenciar alguna cualidad física, como la fuerza, la velocidad, la coordinación, así como el retraso de la aparición de la fatiga muscular o aceleración de la recuperación del organismo. En estudios previos, se ha documentado el efecto ergogénico de los suplementos orales de L-citrulina, a través de diferentes mecanismos. En este contexto, en el capítulo I, se valora la influencia de la ingesta de un zumo de sandía enriquecido con L-citrulina y elagitaninos, en el rendimiento deportivo y su recuperación posterior, tras la práctica de un ejercicio atlético anaeróbico de alta intensidad. En estudios previos se ha demostrado que los elagitaninos tienen efecto antioxidante ya que protegen al NO frente a su inactivación por especies reactivas de oxígeno. Su metabolito urolitina A, mejora la capacidad respiratoria mitocondrial y potencia la fuerza muscular. Se realizó un estudio aleatorizado doble ciego cruzado in vivo en 19 sujetos varones sanos. El ejercicio atlético anaeróbico de alta intensidad consistió en 8 series de 8 repeticiones de ejercicios de media sentadilla con dos minutos de descanso entre cada serie. Una hora antes de realizar el test físico, los sujetos tomaron una bebida de 200 mL que podía estar compuesta de una de las siguientes opciones: a) zumo placebo, b) zumo de sandía (0,5 g L-citrulina), c) zumo de sandía enriquecido con L-citrulina natural (3,3 g), d) zumo de sandía enriquecido con L-citrulina natural (3,3 g) más elagitaninos (22 mg). Cada una de estas bebidas fue suministrada semanalmente y aleatoriamente a cada uno de los sujetos que componían el estudio. Se evaluó la percepción subjetiva del esfuerzo (RPE) inmediatamente después de realizar el ejercicio físico según la escala de Borg, se trata de una escala subjetiva en la que el sujeto nos indica lo que siente que su cuerpo ha trabajado. Se valoró, la recuperación posterior al ejercicio mediante una encuesta de percepción subjetiva de dolor muscular, 1 h después de realizar el ejercicio y transcurridas 24 y 48 h post-ejercicio. A todos los participantes se les realizaron extracciones sanguíneas antes y después de la actividad deportiva para poder estudiar las variaciones de las concentraciones plasmáticas de enzimas relacionadas con fenómenos de daño muscular y de parámetros bioquímicos como arginina, colesterol, glucosa, mioglobina y otros. Según los resultados obtenidos, donde se determinó la dinamometría isocinética, un método idóneo para la evaluación dinámica de la función muscular, los diferentes zumos no mostraron ningún efecto sobre la fuerza media promedio; sin embargo, la fuerza pico promedio fue mayor (en torno al 3%) en los sujetos que tomaron zumos enriquecidos con L-citrulina, y se detectaron diferencias significativas entre el zumo de sandía enriquecido con L-citrulina y elagitaninos frente a placebo. En cuanto al torque máximo (resultado del esfuerzo multiplicado por la distancia) se observó una reducción significativa de su disminución tras el ejercicio con el zumo de sandía enriquecido con L-citrulina y elagitaninos con respecto a placebo. Los participantes que tomaron zumo de sandía enriquecido con L-citrulina y elagitaninos mostraron un menor RPE con diferencias significativas frente a placebo. En cuanto a la percepción de dolor muscular 1 h después del ejercicio, los sujetos que tomaron zumo de sandía enriquecido con L-citrulina y elagitaninos mostraron los valores más bajos de dolor muscular respecto al resto de bebidas. Transcurridas 24 h, los zumos de sandía enriquecidos con L-citrulina y zumo de sandía enriquecido con L-citrulina y elagitaninos mostraron un 60 y 44% de reducción del dolor muscular respectivamente frente a placebo, sin diferencias significativas entre ambos zumos. Estos dos tratamientos incrementaron significativamente las concentraciones plasmáticas de arginina, demostrando que L-citrulina se transformó de forma eficaz en arginina. Además, el ejercicio físico intenso provocó un aumento de lactato deshidrogenasa (LDH) en los sujetos que tomaron placebo con respecto a los niveles basales previos al ejercicio; sin embargo, en los zumos que contenían L-citrulina no se observaron diferencias entre los niveles basales y post-ejercicio. En un segundo experimento in vivo, se investigó la influencia de la ingesta de un zumo de sandía enriquecido en L-citrulina, en el rendimiento deportivo y su recuperación posterior, tras la práctica de un ejercicio físico aeróbico, como es una carrera de media maratón. Realizamos un estudio aleatorizado doble ciego cruzado in vivo en 21 sujetos varones sanos. Los corredores amateurs corrieron dos carreras de media maratón con dos semanas de descanso entre ellas. Dos horas antes de la media maratón, los sujetos tomaron una bebida de 500 mL de zumo de sandía enriquecido con L-citrulina (3,45 g) o placebo. Para la evaluación de los parámetros deportivos los participantes realizaron pruebas de altura de salto treinta minutos antes de la carrera e inmediatamente después; realizaron dos saltos diferentes: un salto con sentadilla y un salto con contramovimiento. Nuestros resultados mostraron que las alturas de ambos saltos disminuyeron significativamente (alrededor del 9% para el salto con sentadilla y 10% para el salto con contramovimiento) cuando se consumió el placebo. Por el contrario, cuando los participantes tomaron zumo de sandía enriquecido con L-citrulina no se observaron diferencias significativas en las alturas de salto antes y después de la carrera. Como en el experimento anterior, se evaluó la RPE según la escala de Borg al finalizar la carrera y la percepción subjetiva de dolor muscular tanto al finalizar la media maratón como transcurridas 24, 48 y 72 h post-carrera. Para valorar las variaciones de las concentraciones plasmáticas de enzimas relacionadas con fenómenos de daño muscular y de parámetros bioquímicos como arginina, glucosa, colesterol, creatinina, urea, ácido úrico, mioglobina y ferritina; a todos los participantes se les realizaron extracciones sanguíneas un día antes de la media maratón, inmediatamente después de finalizar la media maratón y transcurridas 24,48 y 72 h post-carrera. Según los resultados obtenidos, los valores de RPE inmediatamente después de cada media maratón, no mostraron diferencias significativas entre las bebidas evaluadas. Sin embargo, los sujetos que tomaron un zumo de sandía enriquecido en L-citrulina mostraron una disminución significativa en la percepción de dolor muscular transcurridas 24,48 y 72 h post-carrera. Después de la media maratón, los participantes que tomaron zumo de sandía enriquecido con L-citrulina presentaron un incremento en las concentraciones plasmáticas de arginina alrededor del 27% con respecto al placebo y el 14% con respecto a los niveles basales (pre-carrera). Estos resultados confirman que L-citrulina es un eficiente precursor de arginina. En los ejercicios de alta intensidad, aumenta la tasa de glucólisis anaeróbica la cual aumenta la acumulación de lactato sanguíneo y, por tanto, la fatiga muscular. La suplementación con L-citrulina mejora la utilización aeróbica del piruvato disminuyendo así la producción de lactato a través de la glucólisis anaeróbica. Es por ello que, en nuestro experimento, se obtuvieron menores concentraciones plasmáticas de lactato cuando se ingirió el zumo de sandía enriquecido con L-citrulina frente a placebo. Se mantuvieron los niveles de algunos marcadores bioquímicos asociados con daño muscular tales como LDH, mioglobina y otros parámetros bioquímicos como ácido úrico y urea. Por otra parte, las concentraciones plasmáticas de glucosa después de la carrera fueron significativamente mayores en placebo (aumentó un 14% con respecto a los niveles basales (pre-carrera)) frente al zumo de sandía con L-citrulina (que disminuyó un 5% con respecto a los niveles basales); lo cual podría ser un tema interesante para futuros trabajos debido al impacto en la enfermedad de la diabetes en la sociedad actual. Como conclusión general a esta Tesis Doctoral mencionar que la suplementación con L-citrulina ha demostrado beneficios en los deportistas, ya que ha sido eficaz en el mantenimiento del rendimiento deportivo y en la mejora de la recuperación posterior al ejercicio físico de máxima intensidad. Estos resultados demuestran la “funcionalidad” de los zumos de sandía, que podrían recomendarse para mejorar la planificación del entrenamiento en atletas o personas que realicen un esfuerzo físico intenso. Se debe considerar en estudios futuros, la suplementación con L-citrulina en periodos prolongados para valorar sus efectos ergogénicos. Igualmente, es una oportunidad para los genetistas, la selección varietal de sandías con alto contenido en este aminoácido, lo cual permitiría elaborar zumos con alto contenido en L-citrulina, cuyos beneficios pueden aplicarse en otros campos como disfunción eréctil, hipertensión, etc.