Ni se te ocurra preocuparte por pasar hambre unos dias con el Ayuno Profundo: tienes reservas de sobra. Convirtiendo eficazmente en combustible sus reservas somáticas de grasa y proteína, una persona de 80 kilogramos –razonablemente sana- con una composición corporal hipotética de 32% de grasa, 26% de proteína muscular, 13% de tejido óseo y 29% de otros componentes, tendría a disposición unas ~366.000 calorías de reserva estructural. En reposo, sus requerimientos al comienzo del ayuno serían de 1500 a 2000 calorías diarias, si bien a medida que progresa el ayuno total o supresión calórica absoluta y se deprime la Tasa Metabólica Basal, estos podrían caer a 1000-1200 calorías/día. El descenso de la intensidad del metabolismo basal es un fenómeno espontáneo que invariablemente se produce en el ayuno total prolongado, rápidamente evidenciado en la expansión del tiempo de apnea y el simultáneo descenso de la temperatura sublingual.
(*)Tabla de datos. El cálculo asume que el individuo en cuestión tiene un volumen de sangre aproximado de 5.68 litros, y una glucemia de 140 mg/dL al inicio técnico del ayuno (seis horas después de su última comida). Esto supone un total de 8 gramos de glucosa en sangre, mas igual cantidad en el líquido intersticial.
Para dicha reserva, podría esperarse una supervivencia teórica de unos 304 días (366.000/1200), si bien esto no sucede en realidad porque –según nuestra experiencia clínica con la caquexia- la falla multiorgánica aparece aproximadamente cuando se ha consumido un 60 - 70% de dicha reserva. Para el organismo forzado a la inanición total, es obligatorio ahorrar los depósitos de nitrógeno, en función de lo cual debe haber una utilización preferencial de la grasa. Al mismo tiempo, para dicho organismo es imperativo generar un sustrato energético adecuado que sostenga su Sistema Nervioso Central. Con respecto al nitrógeno contenido en los tejidos proteicos del cuerpo, se ha encontrado que el catabolismo de las proteínas corporales -como lo demuestra la pérdida de nitrógeno urinario- disminuye progresivamente hasta derivar el grueso de las calorías diarias indispensables por oxidación de la grasa. Esto es, si no cometes el error de hacer ejercicios fisicos durante el ayuno total, solo habrá una contribución energética muy pequeña de la proteína estructural. Sin que importe el estatus del sujeto al inicio del ayuno (IMC alto o bajo) no se ha constatado ninguna evidencia de utilización neta de carbohidratos a partir del cuarto o quinto día de ayuno (1). Este hecho se ha comprobado numerosas veces por métodos de calorimetría indirecta.
Según los datos referidos en la tabla anterior, la cobertura de las necesidades calóricas no podía alcanzarse de otro modo, ya que el total de glúcidos contenidos en el cuerpo es de -a lo sumo- 300 gramos (cuyo potencial energético es de apenas 1200 calorías), una cantidad inconsecuente de combustible cuando se compara con el recambio calórico diario. Hace ya mucho se ha establecido que en condiciones normales el cerebro consume de 100 a 145 gramos de glucosa cada 24 horas, o sea, de 400 a 570 calorías por jornada. Si, durante el ayuno total, dicha glucosa se derivara de la gluconeogénesis hepática y renal, se necesitaría catabolizar un mínimo absoluto de 130 a 145 gramos de proteína, asumiendo que todos los aminoácidos son glucogénicos (lo que no es cierto) y que hay un 100% de eficiencia en dicha conversión (que en realidad se aproxima al 57%). Cada vez que el cuerpo desarma sus proteínas para obtener energía o reciclar sus aminoácidos, se genera excreción de nitrógeno. En el caso que describimos, la utilización de proteínas corporales manifestaría una excreción de nitrógeno urinario que debería ascender a 20 o más gramos/día. Sin embargo, solo constatamos una fuga de nitrógeno de entre 3 y 6 gramos por jornada, incluso luego de varias semanas de ayuno total.
Por qué NO hay neuroglucopenia en el ayuno profundo
La mera noción de no comer durante varios días hace recular a casi todos los médicos (y casi todas las personas comunes) debido al fantasma cultural de la neuroglucopenia o falta de glucosa en las células del cerebro. En realidad, lo que no debe faltarle al cerebro es energía, por lo que el término correcto sería algo así como neuroenergopenia. Ciertamente, el sofisticado tejido nervioso no puede vivir sin un continuo aporte de energía, pero esa función la cumplen perfectamente los cuerpos cetónicos. Los antecesores Homo de nuestra inteligente especie resolvieron hace millones de años esta discrepancia energética activando la ruta de oxidación de los “cuerpos” cetónicos (acetoacetato y β-hidroxibutirato) en sustitución de la glucosa. Mediante esta adaptación bioquímica se evita la síntesis de novo de glucosa, que requiere desmantelar proteínas, ahorrando con ello gran parte el nitrógeno corporal. El cerebro homínido se pudo adaptar a la utilización de grasas, siendo estos dos sustratos, el resultado de la oxidación parcial de ácidos grasos en el hígado. Durante el ayuno profundo, en estado de atrición o autofagia, el componente nitrogenado primario en la orina es el amoníaco, siendo la urea el componente primario excretado durante el estado de normal nutrición o exofagia. Concretamente, la excreción de urea durante los ayunos prolongados se reduce a unos pocos cientos de miligramos por día, y el análisis total de los componentes urinarios revela que el amoníaco es el metabolito terminal más abundante. La necesidad de este proceso para la supervivencia es obvia, ya que la pérdida urinaria de amoníaco protege al cuerpo contra la acidosis y previene la excreción de sodio (Na+) y potasio (K+), los cationes necesarios para el mantenimiento de las condiciones bioeléctricas intracelulares y extracelulares. En efecto, la preservación de los volúmenes de líquido y el equilibrio ácido-base parece tener cierta prioridad sobre la tendencia a la protección de las reservas de nitrógeno.
Fig.2(a) El Dr. Roy Walford, pionero en restricción calórica y director médico del experimento Biosphere 2, interesante estudio sobre supervivencia de un grupo humano en modo autónomo. La historia de Biosphere 2 (FIg.2(b), donde estuvimos como parte de nuestra investigación (el tipo del sombrero a la derecha soy yo), puede verse en un documental del mismo nombre en Netflix.
En concordancia con la primera y segunda leyes de la termodinámica, no solo no podemos manifestar energía y sustancia de la nada, sino que además perdemos continuamente fuerza y materia. En términos biológicos, nuestra subsistencia requiere sacar fuerzas de algún lado. Como ya está claro, conociendo la cantidad exacta de proteína muscular y visceral catabolizada para fabricar glucosa, se podría calcular el monto de dicha síntesis, asumiendo que el único sitio de utilización total de glucosa fuera el cerebro. La posibilidad de subsistir (y hasta regenerarse) durante largos periodos de inanición ha sido extensamente demostrada, por lo que consideramos que, para fines prácticos, dicho cálculo es un ejercicio inútil. Fuera del cerebro, el otro “tejido” que utiliza glucosa en volumen apreciable es conjunto de glóbulos rojos circulando en la sangre (eritrocitos), los cuales solo pueden fermentar dicho azúcar en lugar de oxidarla ya que no poseen mitocondrias. Igual que bacterias del yogurt, los eritrocitos degradan la glucosa partiéndola en dos moléculas más pequeñas (piruvato) en el proceso llamado glucólisis, para luego extraer de estas su energía por fermentación, convirtiendo el piruvato a lactato. Las células de la médula renal, la médula ósea y los glóbulos blancos (leucocitos), y la ya mencionada masa de glóbulos rojos, metabolizan pues la glucosa convirtiéndola en lactato y piruvato, sustancias que se reciclan de vuelta a glucosa en el hígado y los riñones. Se estima que se reciclan unos 40 gramos de glucosa por día a través de este proceso de resíntesis, denominado ciclo de Cori, pero el punto importante es que no hay una pérdida terminal del carbono de la glucosa, el cual se aprovecha, lo que evita la necesidad de descomponer proteínas. La energía para esta conversión de lactato y piruvato en glucosa se deriva de la oxidación de las grasas, con lo que dicho proceso de reconversión (el ciclo de Cori) permite que los eritrocitos sanguíneos y demás tejidos glicolíticos obligatorios deriven su energía indirectamente de nuestros lípidos de reserva. Este sistema de reciclaje glucosa → lactato → glucosa, crea una transferencia de energía desde de las grasas hasta la ruta de la glucólisis. Mientras tanto, todos los demás órganos –incluyendo el corazón, las vísceras digestivas y la musculatura esquelética, la piel, etc.- utilizan únicamente cetoácidos durante el ayuno profundo, renunciando a la glucosa por completo.
Aun cuando el cerebro consume mayoritariamente cetonas de manera preferencial, una fracción de glucosa es aun consumida por las neuronas. Sin embargo, dado que el organismo tiende a ahorrar su reserva proteica, no se genera suficiente material para la síntesis de glucosa a partir del catabolismo de proteínas que pueda satisfacer incluso la muy disminuida glucosa cerebral. Este desbalance se satisface mediante la inclusión de glicerol en la gluconeogénesis, el cual proviene de nuestra propia grasa de reserva, y se libera cada vez que desarmamos una molécula de triglicérido (el nombre técnico es tri-acil-glicerol) en el tejido adiposo. Para terminar el cálculo, consideremos que la fracción de glicerol involucrada en sintetizar la pequeña porción de glucosa faltante, ronda los 20 gramos diarios, que completan los 20 gramos de glucosa derivada del catabolismo de proteínas, para un total de 40 gramos (160 calorías). Esta es en definitiva la cantidad terminal de glucosa oxidada por las células cerebrales, lo cual se a podido determinar cuantitativamente midiendo las diferencias arterio-venosas de compuestos.
Como se dijo, en ayuno profundo el principal componente del nitrógeno urinario es el amoníaco. Múltiples experimentos han sugerido que a medida que los aminoácidos se degradan (por desaminación y desamidación), los residuos generados se emplean en la gluconeogénesis a nivel renal. ¡Qué sorpresa, los riñones fabrican glucosa! Para que den los cálculos de consumo calórico, los riñones del sujeto ideal que estamos analizando deberían estar contribuyendo a la síntesis de glucosa un componente derivado del desmantelamiento (catabolismo) de los aminoácidos. Así, la captación de aminoácidos libres, lactato proveniente de la fermentación y de glicerol de nuestra reserva grasa, permite la producción renal de glucosa. Cuando se considera el intenso flujo sanguíneo que atraviesa los riñones a diario, hace que el riñón equipare al hígado en la producción total de glucosa , llegando incluso a superarlo. Durante los periodos de atrición, nuestro organismo logra preservar nitrógeno gracias a que el cerebro de nuestros ancestros se adaptó a la utilización de cetoácidos, eludiendo necesidad de oxidación de glucosa como único combustible, lo que obligaría a depender de las proteínas musculares (sus aminoácidos) para la gluconeogénesis.
Como ya sabemos, la pérdida de nitrógeno sucede mayoritariamente en forma de amoníaco, que deriva de la absorción de aminoácidos libres por los riñones y de la incorporación de los residuos de carbono a la fabricación de novo de glucosa. En una asombrosa cooperación sistémica, todos los otros órganos contribuyen al ahorro de energía, carbono y nitrógeno adoptando a las cetonas como combustible en tiempos de hambruna. Como vimos, los únicos tejidos excluidos de este switch metabólico son las células sanguíneas, que degradan fermentativamente la glucosa a piruvato y lactato, permitiendo su disponibilidad para su resíntesis en glucosa.
Indisolublemente ligado al crecimiento o proliferación celular, el metabolismo de la glucosa tiene una estrecha conexión con el desarrollo del cáncer. Exploraremos en próximas comunicaciones la utilidad de manipular la "marea metabólica" en la prevención y tratamiento coadyuvante de las patologías tumorales.
Ernesto Prieto Gratacós
Laboratorio de Ingeniería Biológica