Efecto de factores antinutricionales en el pejibaye (Bactris gasipaes) sobre el metabolismo de ratas jóvenes

 

Georgina Gómez

Silvia Quesada

Clara I. Nanne

 

Agronomía Costarricense 22(2): 191-198. 1998

 

RESUMEN

Se estudió la presencia de lectinas e inhibidores de tripsina en pejibaye (Bactris gasipaes), consideradas factores antinutricionales por el efecto negativo que ejercen en la digestión y absorción de proteínas de la dieta. Las determinaciones se hicieron en extractos de pejibaye entero cocido, entero crudo y sus partes (pulpa, cáscara y sencilla). Los resultados mostraron la presencia de una lectina que aglutina específicamente eritrocitos de carnero; y de otra en extracto de semilla, que aglutina inespecíficamente eritrocitos humanos del sistema ABO y eritrocitos de carnero, conejo y caballo. Se determinó además, la existencia de un inhihidor de tripsina en la cáscara del fruto, que disminuye la actividad de la enzima en un 53.7%. El efecto de los factores antinutricionales presentes en el pejibaye se midió sobre algunos parámetros bioquímicos de machos de 30 días de nacidos, a los que se les suministró extractos acuosos de pulpa, cáscara, semilla, y pejibaye entero tanto crudo como cocido. Los extractos se suministraron como bebida durante 6 semanas consecutivas; se hicieron deteminaciones semanales de los niveles séricos de glucosa, triglicéridos, colesterol, proteínas totales y fraccionadas, hematocrito y hemoglobina. No hubo diferencias significativas entre diferentes grupos en los valores de las determinaciones séricas que se analizaron, sin embargo, se observó un menor aumento en la concentración de glucosa en animales que consumieron extractos de pejibaye crudo en comparación con los que ingirieron cocido, y una disminución del 8.3% de los triglicéridos, en los que consumieran extracto de pulpa, junto con un aumento en colesterol. 

 

ABSTRACT

The effect of peach palm (Bactris gasipaes) antinutritional factors in young mice metabolism. The presence of lectins and trypsin inhibitors in the fruit of pejibaye (Bactris gasipaes) was studied. These substances have been considered antinutritional factors due to their negative effect on the digestion and absorption of proteins from the diet. The determinations were made in extracts of the whole fruit cooked and raw and their components (pulp, skin and seed). A lectin that agglutinates specifically sheep erythrocytes was found in the pulp, another that agglutinates inespecifically human erythrocytes and also sheep, rabbit and horse erythrocytes was detected in the seed. A trypsin inhibitor that reduces 53.7% the enzyme activity was found in the skin of the fruit. In order to determine the effect of the antinutritional factors over some biochemical parameters, aqueous extwts of the pulp, skin seed, and the whole fruit cook and raw, were given to male rats 30 days of age. The extracts were given dissolved in the drinking water for 6 weeks. During this period of time, weekly serum determinations of glucose, triclycerides, cholesterol, total and fraction proteins, hematocrit and hemoglobin were performed. Significant differences between the groups on the values of the serie determinations were not found, even though there was a decrease of 8.3% of the triglycerides in the animals conluming pulp extract. This decrease on the serie concentration of triglycerides was accompanied by an increment in the serie cholesterol value on this group of animals.  

 

INTRODUCCION

 

Los factores antinutricionales se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Se definen como sustancias de naturaleza no fibrosa, que al ser ingeridas pueden interferir con la utilización de los nutrientes, afectando el crecimiento y la salud de los animales (Jaffé 1980, Martínez y Larralde 1984).

Los compuestos tales como lectinas e inhibidores enzimáticos, presentes en muchos alimentos de origen vegetal, se identifican como factores antinutricionales que ocasionan, en algunas circunstancias, serias implicaciones en la salud de los individuos o de los animales (Huissman 1992, Ryan 1981). Estas sustancias pueden inhibir enzimas digestivas, dañar la mucosa intestinal o modificar los nutrientes obstaculizando de esta manera su absorción (Alfaro 1988, Figueroa 1984).

Las lectinas se encuentran ampliamente distribuidas en los tejidos vegetales, y son particularmente abundantes en semillas, donde llegan a constituir hasta el 10% de las proteínas totales. También se ha localizado lectinas en hojas, tallos, raíces y cortezas, en menores cantidades que las reportadas en semillas (Lis y Nathan 1981, Sousa 1995).

Las lectinas más estudiadas son componentes celulares solubles, mientras que otras están ligadas a la membrana citoplasmática (Rini 1995, Sousa et al. 1995, Spilatro 1996). Estas sustancias son proteínas o glicoproteínas, de origen no inmunológico, formadas por más de una subunidad proteica, que se caracterizan por ligar carbohidratos o glucoconjugados con alta especificidad, uniéndose de manera reversible sin alterar su estructura covalente. Lo anterior se evidencia por su capacidad de aglutinar eritrocitos (Rini 1995, Sousa et al. 1995). Su efecto primario como factores antinutricionales se relaciona con el hecho de que se unen a la mucosa de la pared intestinal, y alteran su capacidad de absorber nutrientes (Jaffé 1980).

Las lectinas han sido implicadas en efectos tóxicos y en la disminución en la tasa de crecimiento observada al alimentar animales de laboratorio con plantas o semillas comestibles que contienen la lectina cruda (Figueroa 1984). Este efecto, es eliminado generalmente por medio de un tratamiento térmico adecuado; sin embargo, en la práctica no siempre se alcanza la destrucción completa del efecto tóxico de la lectina (Figueroa 1984, Peñate 1987).

Los inhibidores de tripsina son polipéptidos o proteínas capaces de inhibir la acción catalítica de esta enzima. Se ha detectado su presencia en las células de casi todas las formas de vida, principalmente como componentes del citoplasma, secreciones y fluidos intercelulares de muchos órganos y tejidos. En las plantas se concentran principalmente en la semilla, tubérculos, raíces y hojas. La mayoría de los inhibidores son específicos para serin endopeptidasas, como la tripsina, quimotripsina y elastasa, y otras enzimas con especificidad similar (Huissman 1992, Ryan 1981).

Se ha observado que la actividad de algunos de estos inhibidores, así como su efecto biológico se reduce al ser sometidos a procesos de cocción; tal es el caso de los inhibidores presentes en el frijol común, frijol de soya y pejibaye (Levy 1985, Murillo y Kroneberg 1983, Peñate et al. 1987).

La función fisiológica de los inhibidores de proteasas puede ser, entre otras, de regulación o de protección. Su papel en la protección de la planta se deriva del hecho de que los inhibidores van dirigidos a proteasas presentes en animales y microorganismos, y solo unos cuanto contra proteinasas de otras plantas, lo que sugiere un mecanismo de defensa contra plagas y depredadores (Kalume 1995).

Diversos estudios que han evaluado la utilización de harina de pejibaye para el consumo animal, han reportado pérdida de peso y baja conversión alimenticia en los animales que consumen el pejibaye crudo (Alfaro 1988, Gómez et al. 1998, Murillo et al. 1991). Murillo y colaboradores (1991), determinaron la existencia de un inhibidor de tripsina como principal responsable de estos efectos adversos. Sin embargo, no se descarta la presencia de otros factores antinutricionales que afecten negativamente la nutrición de estos animales (Murillo et al. 1991).

En el presente estudio se determinó la presencia de factores antinutricionales del pejibaye (lectinas e inhibidores de tripsina, específicamente) y su localización en el fruto, así como el efecto de estas sustancias sobre diferentes parámetros bioquímicos y hematológicos de ratas jóvenes.

 

 

MATERIALES Y METODOS

 

Preparación del extracto de pejibaye

 

El procedimiento de preparación de los extractos se describe en el artículo anterior (Gómez et al. 1998).

 

 

Determinación de la actividad hemaglutinante

 

En una placa de microtitulación se mezclaron 100 ml de cada extracto con 50 ml de eritrocitos al 5% (humanos: del sistema ABQ Rh+; de carnero; de conejo y de caballo). Luego de 1 h a temperatura ambiente se realizó la lectura de aglutinación correspondiente (Nanne 1991).

Para definir los ligandos específicos de la aglutinación, se realizaron pruebas de inhibición de la actividad hemaglutinante utilizando 100 ml de extracto a los cuales se les agregó 100 ml de solución de carbohidratos a una concentración 0.1 M. Luego de incubar 1 h a temperatura ambiente se añadieron 50 m1 de eritrocitos de camero al 5%. La lectura se realizó luego de 1 h de incubación a temperatura ambiente (Nanne 1991).

Los carbohidratos utilizados para las pruebas de inhibición de la hemaglutinación fueron los siguientes: D-Galactosa, D-Fructosa, Sacarosa, D-Manosa, D-Xilosa, Dulcitol, D-Glucosa, Inositol, Lactosa, Manitol, Raffinosa, L-Ramnosa, Sorbitol, Sorbosa, Trehalosa, N-acetil glucosamina y N-acetil manosamina.

 

 

Determinación de la actividad antitripsina

 

De acuerdo al método propuesto por Kakade y colaboradores (1969), se determinó la actividad antiproteasas en los diferentes extractos, utilizando como enzima a la tripsina y como sustrato el Benzoil

DL-arginina-p-nitro anilide (BAPA), que es un sustrato sintético de la tripsina. Para esto se utilizó 0.25 ml de cada extracto con una concentración de 2 mg de proteína/ml que se adicionaron a 1.75 ml de BAPA (30 mg de BAPA disueltos en 1 ml de dimetil sulfóxido y llevados a 100 ml con buffer 0.05 M de TRIS pH 8.2), y 0.25 ml de tripsina (0.005% de tripsina en HCI 1 mM). Para cada uno de los tubos se preparó un blanco, al cual se agregó 0.25 ml de ácido acético al 30% antes de agregar la enzima. Luego de 10 min de incubación a 370C se detuvo la reacción con 0.25 ml de ácido acético al 30% y se determinó el producto de la reacción al medir la absorbancia de cada tubo a 410 nm. El patrón de 100% de actividad de tripsina se preparó utilizando la misma cantidad de enzima y de sustrato, y agregando agua en lugar del extracto respectivo.

El porcentaje de inhibición de cada extracto se calculó utilizando la siguiente fórmula (Hartman 1995):

 

% Inhibición = [100- Abs Muestra] x 100

           Abs Patrón

 

La inhibición de la actividad de tripsina se expresó también en Unidades de Tripsina Inhibidas (TUI), las cuales se calculan de la siguiente manera (Hartman 1995):

 

TUI = [Abs Muestra - Abs Blanco] x 100

 

 

Ensayo biológico

 

En el ensayo biológico se utilizaron 36 ratas macho, de la especie rattus-rattus, cepa Sprague-Dawley, suministradas por la Unidad de Bioterios de la Universidad de Costa Rica, con edades comprendidas entre 28 y 33 días de nacidas, y con un peso aproximado dc 80±15 g al inicio del experimento.

El extracto de la fracción de pejibaye, se suministró como agua de bebida y su ingesta, así como el consumo de alimentos, se mantuvo ad libitum durante las 6 semanas del estudio. Los animales se trabajaron en 6 grupos de 6 animales cada uno, a los cuales se les suministró los siguientes extractos: 1) pejibaye entero cocido; 2) pejibaye entero crudo; 3) pulpa; 4) cáscara; 5) semilla y 6) agua (grupo control) (Gómez et al. 1998).

Los animales fueron sometidos, una vez por semana, a un período de ayuno de 14 h. Previa anestesia con éter, les fueron extraídos de la cola aproximadamente 800 ml de sangre. Se realizaron análisis por duplicado de los siguientes parámetros bioquímicos: hematocrito, hemoglobina, proteínas totales y fraccionadas, colesterol, triglicéridos, y glucosa.

 

 

RESULTADOS Y DISCUSION

 

Los factores antinutricionales analizados en este estudio fueron el inhibidor de tripsina y las lectinas. Ambas sustancias se caracterizan por presentar un efecto depresivo sobre la digestión y utilización de las proteínas (Huissman 1995).

 

 

Lectinas

 

En este estudio se demostró la presencia de lectinas al medir la actividad hemaglutinante en la pulpa y la semilla del fruto de pejibaye, no así en la cáscara. La lectina presente en la pulpa de pejibaye aglutina únicamente eritrocitos de carnero, mientras que la lectina presente en la semilla, tiene la capacidad de aglutinar los eritrocitos humanos del sistema ABO y los eritrocitos de caballo, carnero y conejo (Cuadro 1).

 

  Eritrocitos humanos (Rh+) Eritrocitos de animales
Extracto A B O Carnero Caballo Conejo
Cocido - - - - - -
Crudo +/- - +/- +/- - -
Pulpa - - - + - -
Cáscara - - - - - -
Semilla + + + + + +

 

Este poder aglutinante de las lectinas de la pulpa y la semilla de pejibaye se determinó mediante la titulación de la hemaglutinación para ambas muestras, utilizando en ambos casos eritrocitos de carnero, y se determinó que la lectina presente en la pulpa del pejibaye mantiene su actividad hasta una concentración de 0.25 mg/ml, mientras que la lectina de la semilla aglutina los eritrocitos únicamente en una concentración de 2 mg/ml. De lo anterior se deduce que la lectina presente en la pulpa de pejibaye muestra mayor afinidad por los carbohidratos de la superficie de estas células, mientras que la lectina de la semilla tiene una actividad menor y no muestra especificidad por ninguno de los fenotipos del sistema ABO o por eritrocitos de camero, conejo o caballo.

Ninguno de los carbohidratos estudiados inhibió la actividad hemaglutinante de la lectina de la pulpa o de la semilla, por lo que no fue posible identificar los ligandos específicos en la superficie de la membrana de los eritrocitos con los cuales establece contacto la lectina.

 

 

Tripsinas

 

Al evaluar la actividad de la tripsina en presencia de los diferentes extractos de pejibaye, se demostró una inhibición de más del 50% con el extracto de cáscara de pejibaye, y del 5.8 y 6.7% con los extractos de pejibaye entero crudo y semilla, respectivamente. Por el contrario, con los extractos de pejibaye entero cocido y de pulpa, se evidencia una estimulación de la actividad proteo-lítica de la tripsina, presentando un aumento del 38% con el extracto de pejibaye cocido y de un

36% con el extracto de pulpa (Figura 1).

 

 

Los datos sugieren que el inhibidor de tripsina se localiza principalmente en la cáscara del fruto, y que se destruye con el calor; lo que concuerda con lo reportado por Murillo y colaboradores (1983), quienes detectaron actividad inhibitoria de la pejibaye, efecto desaparecía al someter el extracto a tratamiento térmico.

Fernández y colaboradores (1991) observaron características similares de termolabilidad de inhibidores de tripsina en el frijol de soya. Observaron una inhibición del ¡00% de la actividad de la enzima en harina de frijol de soya cruda, la cual se reduce a un 247c al someter la harina a un proceso térmico. En este caso se utilizó el calentamiento por microondas. Asimismo, Blanco y colaboradores (1986) demostraron que la actividad antitripsínica del frijol común (Phaseolus vulgaris), se reduce hasta un 73% con la cocción de la leguminosa.

Como se observa en el Cuadro 2, las unidades de tripsina inhibidas (TUI) con el extracto de cáscara de pejibaye y de semilla, fueron de 42.1 y 13.5 respectivamente; lo cual indica que el inhibidor de tripsina se localiza principalmente en la cáscara del fruto y en menor proporción en la semilla. Al evaluar la actividad inhibitoria del pejibaye entero crudo se observa que no existe un efecto sumatorio de la inhibición entre ambas partes del fruto, sino más bien, que este efecto se reduce a 4.7 TUI, lo que puede ser explicado por la presencia de los factores presentes en la pulpa, que estimulan la actividad de la tripsina.

 

Extracto Unidades de tripsina inhibidas
Pejibaye entero crudo

4.7

Cáscara 42.7
Semilla 13.5

 

Kakade (1969) reporta una actividad antitripisínica en frijol de soya de 40.2 TUI, la cual fue determinada utilizando la misma metodología que la utilizada en este estudio. Este valor es similar al observado en este estudio en el extracto de cáscara de pejibaye. Así mismo, Levy y colaboradores (1985), informaron una actividad inhibitoria de 21 y 64 TUI para el Phaseolus vulgaris y el Phaseolus lunatus respectivamente, lo que confirma el poder inhibitorio de la cáscara de pejibaye al compararla con el de otras fuentes.

Se ha reportado que los inhibidores de tripsina disminuyen el crecimiento en los animales, pueden disminuir la digestión y absorción de nutrientes, afectan el crecimiento y el desarrollo de los animales, y ocasionan además intoxicaciones agudas y algunas veces la muerte (Figueroa et al. 1991, Gómez et al. 1998, Martínez et al. 1984).

Los valores de los diferentes parámetros bioquímicos no presentaron variaciones importantes entre los diferentes grupos, sin embargo, se pudo observar que al finalizar el estudio, en todos los grupos la glucosa sanguínea había aumentado con respecto a la primera semana (Figura 2). Este aumento sin embargo, fue menor entre los animales que consumieron el extracto de pejibaye crudo y sus partes.

 

 

Figueroa y colaboradores (1984) al alimentar ratas con dietas con un 1% de lectina de frijol común, una concentración mucho mayor a la utilizada en este estudio, lograron observar una disminución significativa en la glicemia de los animales que consumieron la lectina, y atribuye este fenómeno, a una alteración de la actividad de la maltasa e invertasa, 2 enzimas asociadas a la mucosa intestinal e involucradas en la digestión de los carbohidratos.

Esto reafirma la posibilidad de que las lectinas participen bloqueando la absorción de nutrientes al actuar directamente sobre enzimas digestivas. De esta manera afectarían el crecimiento de los animales que las consumen.

Se observó una disminución en las concentraciones séricas de triglicéridos encontrada en el grupo de animales que ingirió el extracto de pulpa; y un incremento en la concentración de colesterol en todos los grupos estudiados (Figura 3). Este efecto puede deberse a la lectina detectada en este extracto, o a la presencia de algún otro factor termolábil.

Resultados similares han sido reportados por Chandrasiri y colaboradores (1990), quienes encontraron una disminución dc los triglicéridos en ratas Wistar que consumieron durante 6 semanas una dieta con un 10% de proteína de soya, y luego de este periodo evidenciaron una disminución en los niveles sanguíneos de triglicéridos, al compararlas con ratas que consumieron un 10% de caseína. Los autores concluyen que este electo puede deberse a la presencia dc sustancias antinutricionales termolábiles, o al contenido de fibra presente en cl frijol de soya.

 

 

AGRADECIMIENTO

 

A la Sra. Ana Lorena Torres y a la estudiante Adriana Bolaños por su colaboración en el estudio y al Ing. Carlos Arroyo del Banco de Germoplasma “Los Diamantes”, por proveer el pejibaye para la investigación.

 

 

LITERATURA CITADA

 

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