¿Es eficaz el β-glucano de la avena para reducir el colesterol sérico? Análisis crítico de la evidencia científica.

Conclusiones.

-La avena es rica en β-glucano, la principal fibra soluble de la avena.

-El β-glucano es un polisacárido no almidonado de D-glucosa con enlaces glucosídicos β-(1→3) y β (1→4), una fibra soluble.

-El efecto hipocolesterolemiante del β-glucano depende del peso molecular de éste y de su solubilidad, factores que determinan su viscosidad.

-Se han publicado hasta la fecha (24 de Marzo 2017) seis meta-análisis que han evaluado los cambios netos en las concentraciones de lípidos (colesterol total y/o LDL-c y/o HDL-c y/o triglicéridos) en respuesta al consumo de β-glucano de avena y/o cebada (1-6).

2-El β-glucano reduce los niveles de colesterol total y LDL-c tanto en población sana como con hipercolesterolemia, siendo más acusado el efecto en el segundo colectivo (1).

3-El β-glucano no parece ser eficaz para aumentar el HDL-c ni reducir los triglicéridos y la glucemia (1, 4).

4-Parece existir una relación dosis-respuesta. La dosis óptima de β-glucano es 3 g/día. Ingestas superiores no parecen inducir una reducción adicional del colesterol total y LDL-c (2).

5-El efecto hipocolesterolemiante es independiente de la duración del tratamiento, lo que sugiere que es perdurable.

6-La magnitud del efecto hipocolesterolemiante del β-glucano depende de sus propiedades físico-químicas, principalmente el peso molecular y la solubilidad que determinan la viscosidad de la solución de β-glucano intestinal.

7-La magnitud del efecto hipocolesterolemiante de la avena varía entre los meta-análisis, siendo atribuible a diferencias metodológicas a la hora de implementar el meta-análisis.

8-La capacidad de los meta-análisis para capturar un efecto (la reducción de la lipemia) puede estar limitada por el efecto desconocido de factores de confusión no controlados como la fuente de avena, la naturaleza de la matriz alimentaria que vehiculiza el β-glucano, que pueden afectar a las propiedades físico-químicas y por tanto a la viscosidad del β-glucano y la incapacidad para evaluar la bioaccesibilidad del β-glucano de la matriz alimentaria (liberación del β-glucano de la matriz alimentaria) (2).

9-La calidad metodológica de los meta-análisis es variable y depende de los criterios de inclusión de estudios, modelo estadístico utilizado…

10-Cada meta-análisis tiene una serie de bondades y puntos negativos.

Meta-análisis sobre el efecto del β-glucano en el colesterol total y LDL-c.

 

Zhu X et al realizaron en 2016 un meta-análisis que incluía 17 ensayos clínicos aleatorizados (publicados entre -) que compararon el efecto del consumo de β-glucano de avena en sujetos con hipercolesterolemia (1).

Los autores concluyeron que (2):

1-Reducía el colesterol total en 10,05 mg/dl (IC 95%: -12,76 a -6,96, p<0.00001).

2-Disminuía el LDL-c en 8,12 mg/dl (IC 95%: -10,44 a -5,41, p<0.00001).

3-No tenía efecto sobre el HDL-c, triglicéridos y glucosa.

4-“El consumo de β-glucano disminuye significativamente las concentraciones de colesterol total y LDL-c, pero no afecta a las de HDL-c, triglicéridos y glucosa en sujetos con hipercolesterolemia.”

Whitehead A et al desarrollaron en 2014 un meta-análisis que incluía 28 ensayos clínicos aleatorizados (publicados entre 1966-2013) que compararon la ingesta de ≥3 β-glucano de avena (grupo de intervención) con un placebo (grupo control) sobre la colesterolemia (2).

Los autores concluyeron que (2):

1-Reducía en 9,67 mg/dl el LDL (IC 95%: 7,7-11,6; P<0.0001).

2-Disminuía en 11,6 mg/dl el colesterol total (IC 95%: 9,28-13,53; o<0,0001).

3-No tenía efectos sobre el HDL-c.

4-Dosis superiores (3-12,4g β-glucano) no inducen una mayor reducción de la colesterolemia.

5-La duración del tratamiento (2-12 semanas) no afectan a los resultados hallados.

6-El efecto hipocolesterolemiante fue más acusado en los pacientes con diabetes.

7-“La adición de ≥3 g β-glucano en la dieta reduce el LDL-c y el colesterol total en 11,6 mg/dl y 9,67 mg/dl respectivamente., sin afectar a los niveles de HDL-c o triglicéridos.”

Tiwari U et al implementaron un meta-análisis en 2011 sobre un total de 30 estudios (publicados entre 1990-2009) que evaluaban el efecto del consumo de β-glucano de avena y cebada sobre los niveles séricos de colesterol, triglicéridos y glucosa. Como algunos de los estudios incluían una o más dosis de β-glucano, el número total de estudios sobre el que se implementó el meta-análisis fue de 126. (3)

Los autores concluyeron que (3):

1-Disminuía en 25,52 mg/dl el LDL-c (IC 95%: -37,12 a -13,92).

2- Reducía en 23,2 mg/dl el colesterol total (IC 95%: -32,87 a -13,15).

3-Disminuía en 3,54 mg/dl los triglicéridos (IC 95%: -13,28 a -3,91).

4-Aumentaba en 1,16 mg/dl el HDL-c (IC 95%:2.32-5,02).

5-“El consumo de 3 g de β-glucano de avena o centeno es suficiente para disminuir el colesterol sanguíneo mientras que su efecto sobre la glucemia no es concluyente, con gran heterogeneidad, precisándose más ensayos clínicos de mayor duración.

Ripsin CM et al llevaron a cabo un meta-análisis en 1992 sobre un total de 10 ensayos clínicos aleatorizados (publicados entre 1985-1991) (4).

Los autores concluyeron que (4):

1-Disminuía en 5,02 mg/dl el colesterol total (IC 95%: -7,3 a -0,66).

2-La magnitud de de la reducción era mayor

-En sujetos con mayores niveles basales de colesterol (>228 mg/dl).

-Cuando las ingestas eran >3g/día.

3-“Este análisis sustenta la hipótesis que la incorporación de productos con avena en la dieta causa una reducción modesta de los niveles de colesterol en sangre”.

Brown L et al implementaron en 1999 un meta-análisis que incluyó un total de 67 ensayos clínicos (publicados entre 1966-1996) que evaluaron el efecto de los principales tipos de fibra (productos con avena, pysillium, pectina y goma guar) sobre la lipemia. En el caso se la avena se incluyeron 25 ensayos clínicos (5).

Los autores concluyeron que los productos con avena (5):

1-Reducían en 1,55 mg/d/ g de fibra soluble el colesterol total (IC 95%: -2,08 a -1).

2-Disminuían en 1,43 mg/dl de fibra soluble el LDL-c (IC 95%: -1,54 a 1.31).

3-“Varias fibras solubles reducen el colesterol total y el LDL-c en una magnitud semejante. Por ejemplo 3 g de fibra de la avena (3 raciones de harina de avena de 28g/ración) disminuyen el colesterol total y el LDL-c en 5 mg/dl. El incremento de la fibra soluble supone sólo una pequeña contribución de la terapia dietética para reducir el colesterol.”

Kelly SA et al implementaron en 2007 un meta-análisis que incluyó un total de 10 ensayos clínicos aleatorizados (publicados entre 1966-2005) que evaluaron el efecto de los cereales de grano entero sobre los factores de riesgo de enfermedad cardiovascular y la morbimortalidad. Un total de 8 ensayos clínicos utilizaron avena (6).

Los autores concluyeron que los productos con avena (6):

1-Reducían en 7,73 mg/dl el colesterol total (IC 95%: -11,98 a -3,86, p<0,0001).

2-Disminuían en 6,96 mg/dl el colesterol total (IC 95%: -10,82 a -3,48, p<0,0001).

3-“Los hallazgos positivos deberían interpretarse con cautela, a pesar de la consistencia de los efectos observados en los ensayos con avena. La mayoría de los ensayos identificados eran a corto plazo, de pobre calidad e insuficiente poder estadístico. La mayoría de los ensayos estaban financiados por empresas de cereales con intereses comerciales. Se precisan ensayos clínicos aleatorizados, bien diseñados y de una potencia adecuada en esta área. En particular, se precisan ensayos clínicos aleatorizados controlados que evalúen el efecto de cereales de grano entero, distintos de la avena y dietas que los contengan.”

-El β-glucano reduce los niveles de colesterol total y LDL-c tanto en población sana como con hipercolesterolemia, siendo más acusado el efecto en el segundo colectivo (1).

-El β-glucano no parece ser eficaz para aumentar el HDL-c ni reducir los triglicéridos y la glucemia (1, 4). Sin embargo algunos autores como Tiwari U hallaron que el β-glucano (3):

-Aumentaba el HDL-c en 1,16 mg/dl (P < 0.0001). Aunque éste incremento es estadísticamente significativo no es clínicamente relevante. Una de las posibles explicaciones es que los autores incluyeron estudios con β-glucano de cebada (3).

-Reducía la glucemia en 46,48 mg/dl (IC 95%: -58,01 a -33,15). Sin embargo la alta heterogeneidad hallada (incluso una vez eliminados algunos estudios con outliers) explica que los autores concluyeran que no se puede extraer una conclusión firme al respecto (3).

-Parece existir una relación dosis-respuesta. La dosis óptima de β-glucano es 3 g/día. Ingestas superiores no parecen inducir una reducción adicional del colesterol total y LDL-c (2).

Sin embargo Zhu X et al en un análisis por subgrupos hallaron que ingestas de β-glucano>5 g/día inducían una mayor reducción del LDL-c que ingestas ≤5g/día (8,5 mg/dl versus 7,7 mg/dl). Curiosamente estos autores hallaron un efecto contrario en el caso del colesterol total (ingestas de β-glucano≤5 inducían una reducción mayor que ingestas>5 g/día: 10,44 mg/dl versus 8,12 mg/dl) (1).

-El efecto hipocolesterolemiante es independiente de la duración del tratamiento, lo que sugiere que es perdurable. Sin embargo ningún estudio tuvo una duración superior a 12 semanas por lo que se desconoce su efecto a más largo plazo. Dado que los cambios en la dieta inducen una modificación rápida de la lipemia se precisa un consumo indefinido de β-glucano para garantizar el efecto hipocolesterolemiante (1).

-La magnitud del efecto hipocolesterolemiante del β-glucano depende de sus propiedades físico-químicas, principalmente el peso molecular y la solubilidad:

-Viscosidad: El β-glucano se gelatiniza en el intestino, aumenta la viscosidad intestinal, se une a ácidos biliares e inhibe la reabsorción intestinal de éstos, de modo que aumenta la síntesis de ácidos biliares a partir del colesterol (1, 2). Parece ser uno de los mecanismos clave. La viscosidad depende de la concentración, peso molecular y solubilidad del β-glucano y condiciones de medida como la velocidad de cizallamiento y la temperatura.

Concentración:

La concentración de β-glucano en la avena depende del cultivo y condiciones del mismo, existiendo variaciones de un orden de magnitud de 2-3 entre cultivos diferentes de avena. El contenido de β-glucano varía entre 1,8-5,5% del peso seco total del grano desvainado y molido y frecuentemente entre 4,4-5,5% (7).

A mayor concentración, mayor viscosidad y mayor magnitud del efecto.

Peso molecular:

El β-glucano adopta una conformación de espiral cuando se halla en una solución acuosa.

Presenta una distribución de pesos moleculares que es polidispersa, es decir que no presenta un valor único de peso molecular, sino una distribución de pesos moleculares para cada muestra polimérica. Además el peso molecular promedio depende del método analítico utilizado (e.g. dispersión de luz estática, presión osmótica…) (7).

El peso molecular del β-glucano depende de la fuente y condiciones de cultivo de la avena, método de procesamiento (extracción y purificación del β-glucano), almacenamiento, actividad enzimática de endo-β-nucleasas y matriz alimentaria en la que se incorpora (pan, galletas, bollos…) (7).

A mayor peso molecular mayor es la magnitud del efecto hipocolesterolemiante.

El peso molecular del β-glucano utilizado comercialmente oscila entre 100-2000 kDa.

Solubilidad:

La solubilidad del β-glucano depende del peso molecular y por ende de los factores antes mencionados.

A mayor solubilidad mayor magnitud del efecto observado.

Fuente: La solubilidad del β-glucano extraído del copo de avena es mayor que la del salvado. Esto se debe a que la capa del endospermo donde se aloja el β-glucano es más delgada que la de aleurona y subaleurona donde se halla el β-glucano del salvado. (7).

Métodos de procesamiento:

Zhang M et al hallaron que la incorporación del salvado de avena en un cereal extrusionado aumenta la solubilidad del β-glucano de un 39 a 67% (8).

Johansson L et al encontraron que el calentamiento de los copos de avena para formar el porridge aumentaba su solubilidad (9).

Actividad enzimática:

La presencia de enzimas como la β-glucanasa induce tanto efectos beneficiosos (e.g. aumento de la solubilidad del β-glucano) como perjudiciales (e.g. depolimerización del β-glucano).

Almacenamiento:

Beer et al encontraron que el almacenamiento de bollos de avena en condiciones de refrigeración durante 8 semanas disminuía la solubilidad del β-glucano en un 50% (10).

Aislamiento y purificación

Panahi S et al demostraron que un concentrado de β-glucano (60% de peso seco) preparado mediante una técnica enzimática, basada en una extracción en alcohol, presentaba mayor solubilidad y peso molecular que el método convencional basado en una extracción en medio acuoso. La avena liofilizada presenta una mayor dificultad para disolverse en agua. Por este motivo una práctica es reemplazar las moléculas de agua por isopropanol antes de la deshidratación. El efecto del peso molecular sobre la solubilidad depende de la forma en que se realiza el aislamiento del β-glucano. En general la solubilidad del polímero disminuye al aumentar el peso molecular (11).

Matriz alimentaria

Su peso molecular disminuye cuando se incorpora en pan, galletas, bollos…debido a su degradación polimérica.

La solubilidad depende también de la bioaccesibilidad (capacidad del β-glucano para liberarse de la matriz alimentaria) (2).

-La magnitud del efecto hipocolesterolemiante de la avena varía entre los meta-análisis.

Como ilustración la magnitud del efecto detectado por Whitehead A et al (2) es de 50-100% superior al de meta-análisis previos (3-6). Esto es debido a diferencias en los criterios de inclusión de estudios (e.g. avena exclusivamente/avena y cebada; tipo de población sanos/pacientes con hipercolesterolemia…) y el modelo estadístico utilizado (e.g. efecto fijo versus efecto aleatorizado). En el caso del meta-análisis de Whitehead A et al además se incluyeron exclusivamente estudios con ingestas ≥3 g β-glucano/día frente a meta-análisis previos donde se incluyeron ingestas

-Cada meta-análisis tiene sus virtudes y defectos. Como ilustración las virtudes del meta-análisis de:

-Whitehead A et al es haber incluido exclusivamente estudios donde el aporte de β-glucano≥ 3 g/día y cuyo peso molecular ≥100 KDa (3).

-Tiwari U et al es haber (3):

Realizado de nuevo el meta-análisis inicial una vez excluidos estudios con valores outliers con objeto de evaluar si disminuía la heterogenenidad.

Desarrollado unas ecuaciones de predicción del cambio neto en el colesterol total y la glucemia por cada dosis de β-glucano ingerida (gramos/día). En el caso del colesterol total, la dosis predicha por el modelo se ajusta bien al valor hallado experimentalmente.

-La discrepancia en la magnitud del efecto hipocolesterolemiante entre los estudios se debe a diferencias en (7):

Fuente de β-glucano: salvado versus copos…

Matriz que vehiculiza el β-glucano. El efecto hipocolesterolemiante es menor cuando se administra en un zumo en relación cuando se administra en forma de galletas y pan.

Peso molecular. Conforme menor es el peso molecular del β-glucano debido a su depolimerización, menor es la magnitud del efecto hipocolesterolemiante. Wolever TM et al. hallaron que el efecto hipocolesterolemiante de β-glucano con menor peso molecular (210 kDa) era mayor que el inducido por el de valor medio (530 kDa) y alto (2210 kDa) respectivamente (10).

Solubilidad: Conforme mayor es la solubilidad del β-glucano más acusado es el efecto hipocolesterolemiante.

-La calidad metodológica de los meta-análisis es variable y depende del balance entre puntos positivos/negativos. La principal limitación es la falta de ajuste por factores de confusión no controlados que pueden interferir en la detección del efecto buscado (la reducción de la lipemia) como la fuente de avena, la naturaleza de la matriz alimentaria que vehiculiza el β-glucano, que pueden afectar a las propiedades físico-químicas y por tanto a la viscosidad del β-glucano y la incapacidad para evaluar la bioaccesibilidad del β-glucano de la matriz alimentaria (2). Zhu X et al consideran como limitaciones de su meta-análisis:

-El efecto hipocolesterolemiante observado en sujetos con hipercolesterolemia podría deberse a la adhesión a un patrón alimentario que incluye otros alimentos hipocolesterolemiantes.

-La incapacidad de poder acceder a los datos de los estudios originales impidió que pudiesen realizar un análisis por subgrupos para otros factores de confusión.

-Aunque los estudios incluidos presentan cierta homogeneidad, sigue existiendo una gran heterogeneidad (diseño, diferencias entre especies de avena, dosis de β-glucano, fuente: salvado, copos…, matriz alimentaria: cereales, galletas, pan… tiempo de intervención, dieta…).

-Varias agencias gubernamentales que regulan las declaraciones de propiedades saludables y alegaciones de salud de los alimentos han aprobado la alegación que atribuye al β-glucano un efecto hipocolesterolemiante, entre las que sobresalen la FDA en EEUU (1) y EFSA en Europa (12). Estas agencias recomiendan alrededor de 3 g β-glucano/día. Sin embrgo Wang Q et al consideran que las recomendaciones de 3g/día de β-glucano no aseguran un efecto hipocolesterolemiante significativo pues su efecto fisiológico depende de otras propiedades físico-químicas como el peso molecular, solubilidad…pero son principalmente la concentración, peso molecular y grado de solubilidad del β-glucano en el tracto gastrointestinal los que determinan su efecto. Se ha postulado que existiría un rango de viscosidades en los que el β-glucano exhibiría dicho efecto fisiológico, pero el umbral máximo y mínimo no se ha establecido aún (7).

Los estudios mecanísticos del β-glucano se han realizado en modelos in vitro que mimetizan las condiciones del tracto gastrointestinal. Sin embargo se desconoce si existe una correspondencia entre su actividad in vitro e in vivo. Probablemente existan diferencias debido al efecto sobre la dilución de los fluidos digestivos, la degradación enzimática y la interferencias con otros componentes de los alimentos (7).

Bibliografía

1. Zhu X, Sun X, Wang M, Zhang C, Cao Y, Mo G, et al. Quantitative assessment of the effects of beta-glucan consumption on serum lipid profile and glucose level in hypercholesterolemic subjects. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2015;25(8):714-23.

2. Whitehead A, Beck EJ, Tosh S, Wolever TM. Cholesterol-lowering effects of oat β-glucan: a meta-analysis of randomized controlled trials. Am J Clin Nutr. 2014;100(6):1413-21.

3. Tiwari U, Cummins E. Meta-analysis of the effect of β-glucan intake on blood cholesterol and glucose levels. Nutrition. 2011;27(10):1008-16.

4. Brown L, Rosner B, Willett WW, Sacks FM. Cholesterol-lowering effects of dietary fiber: a meta-analysis. Am J Clin Nutr 1999;69:30–42.

5. Ripsin CM, Keenan JM, Jacobs DR Jr, Elmer PJ, Welch RR, Van Horn L et al. Oat products and lipid lowering: a meta-analysis. JAMA 1992;267:3317–25. Erratum in: JAMA 1992;268:3074.

6. Kelly SA, Summerbell CD, Byrnes A, Whittaker V, Frost G. Wholegrain cereals for coronary heart disease. Cochrane Database Syst Rev 2007;(2):CD005051.

7. Wang Q, Ellis PR. Oat β-glucan: physico-chemical characteristics in relation to its blood-glucose and cholesterol-lowering properties. Br J Nutr. 2014;112 Suppl 2:S4-S13.

8. Zhang M, Bai X & Zhang Z. Extrusion process improves the functionality of soluble dietary fiber in oat bran. J Cereal Sci. 2011; 54, 98–103.

9. Johansson L, Tuomainen P, Anttila H, et al. Effect of processing on the extractability of oat b-glucan. Food Chem. 2007; 105: 1439–45.

10. Beer MU, Wood PJ, Weisz J, et al .Effect of cooking and storage on the amount and molecular weight of (1 ! 3)(1 ! 4)-b-D-glucan extracted from oat products by an in vitro digestion system. Cereal Chem. 1997; 74: 705–9.

11. Panahi S, Ezatagha A, Temelli F, et al. b-Glucan from two sources of oat concentrates affect postprandial glycemia in relation to the level of viscosity. 2007; J Am Coll Nutr 26: 639–44.

12-EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). Scientific opinion on the substantiation of a health claim related to oat beta-glucan and lowering blood cholesterol and reduced risk of (coronary) heart disease pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA J 2010;8:1885– 1900.