“Todas las sustancias son venenos, no existe ninguna que no lo sea. La dosis diferencia un veneno de un remedio”. Esta frase, pronunciada por el alquimista, médico y astrólogo suizo Theophrastus Philippus Aureolus Bombastus von Hohenheim, mas conocido por Paracelso, es usada constantemente por muchos divulgadores científicos para explicar que la toxicidad de un compuestos químico, proceda de una planta natural o se sintetice químicamente en el laboratorio, depende de la cantidad en la que se ingiera y no de su origen. Si consumimos una cantidad de un compuesto químico por debajo de determinada dosis los efectos sobre nuestra salud pueden no existir o incluso ser positivos. Sin embargo, si la ingesta supera dicho umbral las consecuencias pueden llegar a ser nefastas.

Pero esto no es siempre es cierto. Un compuesto puede tener propiedades negativas si es consumido en bajas cantidades y, al subir su concentración, puede ser que los efectos sean muy positivos. También puede ocurrir lo contrario. ¿Por qué? Porque en muchas ocasiones al aumentar la concentración de un compuesto cambia su estructura físico-química hasta el punto de que un mismo compuesto, a concentraciones diferentes, puede comportarse como dos totalmente distintos con propiedades opuestas. Veamos un ejemplo.

Durante muchos años la industria alimentaria ha tenido total impunidad para publicitar auténticos disparates en el etiquetado de los alimentos funcionales con el propósito de llamar la atención del consumidor. Eslóganes publicitarios tales como ‘Favorece el desarrollo del sistema inmune’, ‘Baja la tensión arterial’, ‘Mejora la salud intestinal’ o ‘Reduce la osteoporosis’, sirvieron para enganchar al consumidor a pesar de que pocas de estos reclamos publicitarios estaban basadas en estudios rigurosos. La ausencia de una legislación internacional que abarcara todos y cada uno de los aspectos concernientes a los alimentos funcionales permitía que ‘todo valiera’ en el etiquetado de estos productos. Para intentar poner fin a tanto descontrol, se elaboró el ‘Reglamento (CE) 1924/2006 relativo a las declaraciones nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos’.

Desde que entró en vigor la nueva reglamentación europea, cuando una empresa quiere que se apruebe una alegación saludable para poder usarla en la publicidad de su producto debe enviar una documentación muy exhaustiva a la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). Concretamente se piden los siguientes tipos de estudios:

1.- Estudios de intervención en humanos: ensayos controlados aleatorizados, no aleatorizados, no controlados, etc.

2.- Estudios observacionales en humanos: cohortes, casos-control y transversales.

3.- Estudios sobre seres humanos dedicados a los mecanismos que pueden originar el efecto declarado del alimento, incluidos los estudios sobre la biodisponibilidad.

Los datos obtenidos de estudios no realizados en seres humanos deben incluir:

1. Datos sobre animales, incluidos los estudios acerca de aspectos relativos a la absorción, la distribución, el metabolismo o la excreción del alimento, estudios sobre el mecanismo y otros estudios.
2. Datos ‘ex vivo’ o ‘in vitro’, basados en muestras biológicas humanas o animales vinculados con los mecanismos que pueden originar el efecto declarado del alimento, y otros tipos de estudios no realizados en seres humanos.

Pues bien, una vez analizados todos esos datos la EFSA emite un informe basándose en tres aspectos principales de la solicitud:

A) Que el alimento (o el ingrediente alimenticio) esté bien caracterizado.

B) Comprobar que la propiedad saludable que se le quiere atribuir está claramente definida y, además, ejerce un efecto beneficioso sobre la salud.

C) Verificar que existe una correlación entre la ingesta del alimento (o ingrediente alimenticio) y tal alegación saludable.

Como he contado en muchas ocasiones la inmensa mayoría de las solicitudes presentadas por las empresas a la EFSA han sido rechazadas por el máximo organismo internacional en materia de alimentación. Un porcentaje elevadísimo de estos rechazos son debidos a que el apartado C anteriormente citado (verificar que existe una correlación entre la ingesta del alimento y una alegación saludable) no está suficientemente demostrado. Son necesarios muchos más estudios en humanos que corroboren que existe dicha correlación. Sin embargo, hay casos donde el apartado A tampoco está suficiente claro y hacen falta más investigaciones que sirvan para caracterizar el ingrediente alimenticio en cuestión.

Un ejemplo que abarca ambos casos es el de la molécula protagonista del post de hoy: el ácido linoleico conjugado. Por una parte hacen falta más estudios en humanos que demuestren los efectos sobre la salud del consumo de este compuesto y, por otra, hay que caracterizarlo mucho mejor. ¿En qué me baso para dar esta opinión? En los informes oficiales de la EFSA y en una reciente investigación publicada por el grupo de investigación de “Bioquímica y Biotecnología enzimática” de la Universidad de Murcia al que pertenezco y que no solo ayuda a caracterizar físico-químicamente el ácido linoleico conjugado sino que apoya la tesis con la que empecé este post sobre las excepciones a la teoría de Paracelso. Les cuento.

Por el nombre de “ácido linoleico conjugado” se conoce no a uno, sino a una familia de por lo menos 28 isómeros del ácido linoleico encontrados principalmente en la carne y productos lácteos provenientes de rumiantes. Desde el punto de vista estructural la gran diferencia entre el ácido linoleico conjugado y el ácido linoleico tradicional es que mientras el primero de ellos presenta dos dobles enlaces conjugados (alternados por un único enlace simple), en el ácido linoleico tradicional los dobles enlaces no están conjugados tal y como podemos observar en la anterior figura.

En los últimos años son muchas las propiedades beneficiosas que se le han atribuido a varios miembros de la familia de los ácidos linoleico conjugados. Por ello forman parte de famosísimos suplementos nutricionales y alimentos funcionales. Sin embargo, a día de hoy la EFSA no ha aprobado ni una sola de las health claims (alegaciones saludables) solicitadas por diferentes empresas del sector alimentario para el ácido linoleico conjugado. Aunque hay estudios prometedores no hay evidencias científicas sólidas que relacionen la ingesta de este compuesto con la reducción del peso corporal, el incremento de la masa muscular, la protección del ADN frente al daño oxidativo…

Pero los resultados encontrados por nuestro grupo pueden ayudar a que el ácido linoleico conjugado pase los difíciles exámenes de la EFSA. Empleando técnicas de fluorescencia y química computacional hemos demostrado que uno de los isómeros del ácido linoleico conjugado, el ácido ruménico, adopta una estructura físico-química diferente dependiendo de la concentración a la que se encuentre en el medio de reacción… y eso puede cambiar totalmente sus propiedades.

El ácido ruménico cuando se encuentra a baja concentración se presenta en forma de unidades individuales llamadas monómeros. Los monómeros se encuentran aislados unos de otros sin formar ningún tipo de asociación entre ellos. Sin embargo, si aumentamos la concentración del ácido ruménico en el medio de reacción llega un momento en el que los monómeros se agregan dando lugar a grandes estructuras de tipo micelar en forma de pelota.

Las micelas de ácido ruménico son agregados esféricos donde las moléculas se orientan para favorecer al máximo las interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas. Así, las cadenas del ácido graso están orientadas hacia el interior y los grupos polares hacia la superficie. Estas estructuras tienen propiedades totalmente diferentes a las de los monómeros aislados y el valor exacto de concentración de ácido graso al cual éste pasa súbitamente de forma monomérica a forma micelar se denomina concentración micelar crítica.

¿Y se puede calcular el valor exacto de la concentración micelar crítica del ácido ruménico en el cuál el ácido ruménico cambia de estructura y, por tanto, sus propiedades son diferentes? Sí.

Para ello utilizamos una sonda fluorescente llamada difenilhexatrieno que, al adicionarse al medio de reacción, se incorpora a la estructura del ácido ruménico. Esta sonda es incapaz de emitir fluorescencia en un entorno polar. Por ello, mientras el ácido graso con la sonda acoplada se encuentran en forma monomérica no hay emisión de fluorescencia. Sin embargo, en el momento en el que sobrepasamos la concentración micelar crítica el ácido ruménico se agrega formando la micela, la sonda fluorescente se incorpora a la micela que es más apolar que el medio que la rodea y aumenta súbitamente la fluorescencia de la disolución.

En la anterior imagen les muestro una gráfica donde se puede observar claramente un punto de intersección entre la región pre-micelar y post-micelar que define la concentración micelar crítica. En la gráfica se aprecia el súbito incremento de la fluorescencia que se produce cuando la concentración de ácido ruménico es 0.3 milimolar. Justo a ese valor se produce el paso de monómeros a micela.

Y ahora llega la gran pregunta. Todo lo expuesto…¿sirve para algo? La importancia de lo que hoy les he contado es altísima.

Por una parte conocer las razones de la aparición de las micelas de ácido ruménico y de la existencia de un equilibrio monómero/micela de tipo dinámico es clave para entender las funciones de ese ácido graso. Varios estudios han demostrado como las propiedades nutricionales, espectroscópicas, fisiológicas y funcionales de un mismo compuesto no solamente son diferentes, sino que pueden llegar a ser opuestas dependiendo si se encuentra en estado monomérico o micelar. En el caso del ácido linoleico conjugado hay estudios en la literatura científica que muestran como sus efectos sobre la salud son totalmente dependientes de la concentración a la que sea ingerido. Los resultados publicados por el grupo de investigación “Bioquímica y Biotecnología enzimática” podrían ser la explicación a dichos estudios.

Por otra parte la puesta a punto de un método fluorimétrico rápido, fiable y preciso para determinar el punto exacto de formación de las micelas (la concentración micelar crítica) es fundamental si queremos alterar el equilibrio monómero/micela, desplazándolo hacia la zona que más nos convenga. Sabiendo el valor exacto de la concentración micelar crítica del ácido ruménico podremos elaborar alimentos funcionales y fármacos más efectivos.

Dejo para el final lo más importante. Lo que hoy les he contado respalda una idea que llevo defendiendo durante años. Es absurdo hablar de las propiedades beneficiosas o perjudiciales de una molécula (incluidas su efectividad o su toxicidad) sin especificar no solo a qué concentración se encuentra sino también cuál es el pH o la temperatura del medio de reacción. De hecho el ácido linoleico conjugado, incluso a una misma concentración, presenta propiedades muy distintas si se encuentra en una disolución básica o alcalina, ya que su estructura también cambia con el pH.

“Pequeños cambios en los parámetros físico-químicos de una molécula o del medio de reacción en el que se encuentre pueden cambiar totalmente su estructura, convirtiéndola en otra molécula totalmente diferente que puede matarnos…o salvarnos la vida”.

Querido Paracelso: el veneno no solo reside en la dosis, la estructura es aun más importante.

Este post ha sido realizado por José M. López Nicolás (@ScientiaJMLN) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Bibliografia: Physicochemical, thermal and computational study of the encapsulation of rumenic acid by natural and modified cyclodextrins. Adrián Matencio, Carlos Javier García Hernández-Gil, Francisco García-Carmona, José Manuel López-Nicolás. Food Chemistry 216 (2017) 289–295. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.08.023