La trigonelina, una molécula presente en el café, puede ser clave para la longevidad

Índice

• ¿Qué es la trigonelina?
• ¿Cómo influye la trigonelina en la sarcopenia?
• Trigonelina y longevidad

¿Qué es la trigonelina?

La trigonelina es un alcaloide de piridina bioactivo que se encuentra naturalmente en altas concentraciones en el café y sus subproductos, como hojas de café, flores, cáscaras o pulpa de cereza, pergamino. Fue aislado por primera vez de las semillas de fenogreco.

En el pasado, los subproductos del café se consideraban en su mayoría residuos y se desechaban. Sin embargo, en los últimos años, el uso de subproductos del café como alimento ha atraído interés debido a su valor económico y nutricional y los beneficios ambientales del uso sostenible de los recursos. Al ser ricos en carbohidratos y/o fibras, proteínas y antioxidantes, se les ha atribuido valor nutricional.

En los granos de café verdes (familia Rubiaceae, género Coffea) se encuentra la trigonelina en contenidos especialmente altos. Además de las plantas, la trigonelina se ha detectado en varios animales y también está presente en el plasma, el suero y la orina humanos.

La trigonelina proporciona valor nutricional ya que se descompone en su precursor ácido nicotínico (niacina o vitamina B3) en los granos de café al exponerse a temperaturas de tostado. Además, están documentados múltiples posibles efectos beneficiosos para la salud en humanos. Estos incluyen efectos antimicrobianos y anticariógenos, antioxidantes, antilipidémicos, hipocolesterolémicos e hipoglucemiantes. Recientemente, también se ha demostrado que la trigonelina protege contra la formación de cálculos renales.

La fuente más importante de trigonelina disponible comercialmente es el café. Originario de las tierras altas de Kaffa en Etiopía, donde se cree que el café se cultivó y produjo intencionalmente por primera vez en el siglo XV, el café se extendió rápidamente a Europa durante el siglo XVII y se ha convertido en una de las bebidas más consumidas.

¿Cómo influye la trigonelina en la sarcopenia?

La sarcopenia es el deterioro funcional del músculo esquelético durante el envejecimiento que perjudica la movilidad y conduce a la pérdida de independencia física y discapacidad. Clínicamente, la sarcopenia se caracteriza por la disminución patológica de la masa muscular, la fuerza y la velocidad de la marcha y surge del desgaste de miofibras y de una combinación de características moleculares y celulares del envejecimiento que colectivamente perjudican la contracción.

Entre estos, la disfunción mitocondrial tiene un papel destacado, siendo la disminución de la biogénesis mitocondrial, la alteración de la dinámica y la proteostasis mitocondrial y la reducción de la respiración mitocondrial y la producción de ATP los factores establecidos de los fenotipos de envejecimiento muscular. Dado que la interacción entre tejidos controla la disponibilidad de combustibles metabólicos para la bioenergética mitocondrial e influye en la función muscular y la calidad de vida, los esfuerzos de investigación también han caracterizado las contribuciones sistémicas a la sarcopenia. Estos incluyen inflamación crónica de bajo grado a través de citoquinas proinflamatorias, flujos metabólicos alterados a través de niveles circulantes reducidos de aminoácidos anabólicos y perturbaciones del metabolismo de la glucosa, las vitaminas y los lípidos.

El estudio sobre los determinantes moleculares multiétnicos de la sarcopenia (MEMOSA) identificó recientemente la disfunción mitocondrial y la disminución de los niveles de NAD+ como características moleculares destacadas de la sarcopenia en cohortes humanas de diferentes geografías.

NAD+ es una coenzima esencial, derivada de precursores de la familia de la vitamina B3, y un cofactor clave para el metabolismo celular y del organismo. Los mamíferos pueden producir NAD+ a partir de diferentes precursores dietéticos; estos incluyen la nicotinamida ribósido (NR) y el mononucleótido de nicotinamida (NMN), convertidos a través de la vía de la nicotinamida ribósido quinasa (NRK), el ácido nicotínico (NA), también conocido como niacina, que se metaboliza a través de la nicotinato fosforribosiltransferasa (NAPRT), dependiente de Preiss. Vía manipuladora, triptófano utilizado en la vía de novo para la biosíntesis de NAD+, y nicotinamida (NAM), que genera NAD+ a través de la vía de rescate de nicotinamida fosforribosiltransferasa (NAMPT).

Los niveles de NAD+ disminuyen durante el envejecimiento en varios tejidos metabólicos de roedores y humanos, incluido el músculo esquelético, donde existe evidencia clínica replicada de deficiencia de NAD+ relacionada con la edad. Sin embargo, todavía no se ha caracterizado en gran medida si las alteraciones en la homeostasis mitocondrial y NAD+ del músculo se reflejan en el metaboloma circulante y, por lo tanto, podrían usarse para definir biomarcadores clínicos e intervenciones terapéuticas para controlar el deterioro muscular en etapas posteriores de la vida.

Para complementar los análisis previos de biopsias musculares de sarcopenia humana y comprender si la disfunción mitocondrial y el metabolismo alterado de NAD+ podrían estar relacionados con cambios sistémicos, investigaron los niveles séricos del metaboloma quinurenina/vitamina B en individuos con sarcopenia versus controles sanos de la cohorte MEMOSA. No se observaron cambios durante la sarcopenia para la mayoría de los metabolitos analizados, incluidas las formas de vitamina B3 que podrían actuar como potenciales precursores de NAD+.

Sin embargo, los pacientes con sarcopenia tenían concentraciones circulantes más bajas de trigonelina. La trigonelina es una forma N-metilada de NA que es sintetizada por varias especies de plantas y también es un metabolito producido por el microbioma intestinal y el metabolismo endógeno en humanos.

Los niveles de trigonelina se correlacionaron positivamente con la masa muscular evaluada mediante el índice de masa magra apendicular (ALMI) medido mediante absorciometría de rayos X de energía dual (DXA), la fuerza de prensión y la velocidad de la marcha, todos parámetros utilizados en la definición clínica de sarcopenia. Los niveles séricos de trigonelina también están asociados con los niveles de NAD+ en el músculo esquelético, que previamente se había descubierto que estaban relacionados con medidas clínicas de sarcopenia y salud muscular.

Finalmente, el análisis de enriquecimiento del conjunto de genes identificó una asociación positiva entre los niveles séricos de trigonelina y varias vías metabólicas y de señalización en el músculo esquelético, y la fosforilación oxidativa mitocondrial muestra la asociación más fuerte con la trigonelina. También se demostró que la trigonelina sérica se asocia con la función muscular en un estudio de replicación independiente. Los registros dietéticos indican que los niveles séricos de trigonelina son independientes de la ingesta dietética de cafeína y vitamina B3 en esta cohorte, pero posiblemente estén relacionados con otros factores dietéticos, como la ingesta de folato y fibra. Además, la corrección de la ingesta dietética de cafeína y vitamina B3 no afectó la asociación entre trigonelina y fuerza muscular.

En resumen, el perfil metabólico específico de la sarcopenia humana reveló que la trigonelina es un nuevo metabolito asociado con la función muscular, el metabolismo mitocondrial y el NAD+.

Trigonelina y longevidad

Los niveles más bajos de NAD+ durante el envejecimiento están relacionados con la disfunción mitocondrial, el deterioro muscular y la reducción de la condición física y la esperanza de vida en organismos inferiores, como los nematodos.

Dado que las intervenciones que mejoran NAD+ pueden mejorar estos fenotipos, este estudio probó el impacto de la trigonelina durante el envejecimiento en Caenorhabditis elegans. La trigonelina extendió significativamente la vida útil. De manera similar a lo observado en células y tejidos humanos y de ratón, la trigonelina elevó los niveles de NAD+ en nematodos envejecidos.

La suplementación con trigonelina mejoró la integridad de las miofibras durante el envejecimiento; esto se reflejó en una reducción de la parálisis del gusano y una mayor movilidad espontánea. Curiosamente, los gusanos tratados con trigonelina más tarde en la edad adulta mostraron solo una leve extensión de la vida útil, pero mantuvieron una mejor movilidad que los animales de control durante el envejecimiento, lo que indica beneficios de la trigonelina en la duración de la salud incluso cuando se tratan una duración más corta y más avanzada en la vida.

En conjunto, estos resultados validan los beneficios mitocondriales y funcionales de la trigonelina en un modelo in vivo, y demuestran que los beneficios observados sobre el envejecimiento y la salud requieren la sirtuina desacetilasa dependiente de NAD+.

En ratones, un tratamiento de 5 días aumentó la expresión y actividad de los complejos de fosforilación oxidativa mitocondrial en el músculo esquelético. Una suplementación dietética con trigonelina durante 12 semanas aumentó los niveles de trigonelina en plasma, hígado y músculos en ratones de edad avanzada, sin signos de toxicidad.

La suplementación crónica con trigonelina aumentó significativamente la fuerza de agarre de los músculos de las extremidades anteriores en ratones de edad avanzada y normalizó la disminución relacionada con la edad de la actividad espontánea fina que moviliza los músculos de las extremidades posteriores y anteriores. Además, la trigonelina evitó aproximadamente el 50 % de la fatiga relacionada con la edad. En conjunto, estos datos funcionales indican que la administración crónica de trigonelina mitiga el deterioro muscular durante el envejecimiento al estimular las mitocondrias y aumentar el rendimiento muscular y la resistencia a la fatiga durante la contracción de alta intensidad.

Los resultados del estudio añaden trigonelina a la lista de potenciadores dietéticos de NAD+ establecidos. Estas moléculas, incluidas NR, NA, NAM y NMN, han demostrado potencial preclínico para mejorar el envejecimiento y las enfermedades crónicas en organismos modelo y han sido investigadas en ensayos clínicos recientes en humanos centrados en el envejecimiento saludable, la obesidad, las enfermedades mitocondriales, la neurodegeneración o la sensibilidad a la insulina, con diferentes resultados.

Debido a su alta biodisponibilidad y estabilidad sérica, la trigonelina puede llegar al cerebro y afectar el rendimiento cognitivo en ratones con enfermedad de Alzheimer, por lo que tiene potencial para obtener beneficios neurocognitivos además de la salud muscular. Además, la trigonelina puede proteger de la disfunción metabólica y mejorar la tolerancia a la glucosa tanto en ratones como en humanos.

En resumen, la trigonelina es un precursor de NAD+ que optimiza la función mitocondrial para mejorar la fuerza muscular y prevenir la fatiga durante el envejecimiento. Por tanto, la trigonelina es un geroprotector nutricional con potencial terapéutico para el manejo de la sarcopenia y otras patologías relacionadas con la edad.