Metabolismo: Iones metálicos factores de riesgo para la diabetes

Más de 38 millones de adultos en los Estados Unidos tienen diabetes, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Además, la prevalencia de la diabetes ha aumentado constantemente, pasando del 9,7% en 1999-2000 al 14,7% en la actualidad.

La diabetes es un problema de salud creciente, acompañado de complicaciones significativas como enfermedades cardiovasculares, enfermedades renales y retinopatía. Los iones metálicos, incluidos el hierro, el zinc y el cobre, juegan un papel crucial en el mantenimiento de la salud humana a través de su equilibrio dentro del cuerpo

Los factores de riesgo tradicionales, como la obesidad, la herencia y los patrones de estilo de vida poco saludables, no pueden explicar completamente el aumento dramático en la prevalencia de la diabetes. Esto ha llevado a los investigadores a explorar factores de riesgo no tradicionales, incluida la exposición a iones metálicos.

Los minerales son uno de los componentes de los alimentos, aunque no se sintetizan en el cuerpo, pero son esenciales para una salud óptima. Se requieren varios metales esenciales para el correcto funcionamiento de muchas enzimas, factores transcripcionales y proteínas importantes en diversas vías bioquímicas.

Scott Isaacs, MD, presidente de la Asociación Americana de Endocrinología Clínica señala que los iones metálicos son elementos inorgánicos esenciales para los procesos biológicos, que ingresan al organismo principalmente a través de la dieta y el medio ambiente.

Ana Navas-Acien, MD, PhD, MPH, profesora Leon Hess y presidenta de Ciencias Ambientales de la Escuela de Salud Pública Mailman de la Universidad de Columbia, en la ciudad de Nueva York, explicó que los iones metálicos ingresan al cuerpo desde el medio ambiente a través de transportadores y otros canales. Se pueden absorber fácilmente a través de nuestras membranas, como el tracto gastrointestinal o el tracto respiratorio.

Los metales,¹ se pueden clasificar como esenciales o no esenciales, con los primeros desempeñando papeles vitales en las funciones corporales y los segundos sin ninguna función conocida. Los "macrometales", como el magnesio, se encuentran en grandes cantidades en el cuerpo humano, mientras que otros metales, como el cobre, el zinc, el hierro, el manganeso y el cromo, se requieren en pequeñas cantidades y se denominan oligoelementos o micronutrientes.

Según un artículo de Siyuan Liu y sus colegas,² el metabolismo de los iones metálicos se refiere a la regulación de la absorción, distribución, almacenamiento y eliminación de iones metálicos en las células,. Los niveles de iones metálicos intracelulares deben mantenerse dentro de un cierto rango, a veces descrito como "equilibrio de iones metálicos intracelulares".

El metabolismo mineral parece ser bastante importante en el desarrollo de la diabetes porque se necesita un buen equilibrio en los iones metálicos esenciales para la producción de insulina, así como para la respuesta metabólica de la insulina en los tejidos periféricos, como el tejido adiposo, así como en el hígado.

Un desequilibrio de iones metálicos puede afectar a la salud en general y puede afectar a la diabetes en particular a través del empeoramiento de la resistencia a la insulina o la disminución de la secreción de insulina, Estos iones son vitales para el metabolismo, pero dañinos en exceso o deficiencia.

Los desequilibrios en ciertos metales esenciales pueden afectar negativamente al páncreas, lo que resulta en el desarrollo de diabetes. Por ejemplo, se ha encontrado una asociación entre la hemocromatosis, que puede ser causada por el exceso de hierro y el desarrollo de diabetes tipo 2 (DT2). Esta sobrecarga de hierro daña las células beta pancreáticas a través del estrés oxidativo, perjudicando la secreción de insulina y promoviendo la resistencia a la insulina.

Por otro lado, la deficiencia de hierro y la anemia por deficiencia de hierro pueden interferir con la homeostasis de la glucosa, afectar negativamente el control glucémico y provocar más complicaciones en pacientes con diabetes tipo 1 (DT1) y DT2. Algunas investigaciones han sugerido que corregir la deficiencia de hierro puede mejorar el control de la diabetes y puede retrasar o incluso prevenir complicaciones adicionales.

Un método para tratar la sobrecarga de hierro es la terapia de quelación, que promueve la excreción del exceso de hierro, reduce la absorción de hierro y bloquea el reciclaje de hierro. Aunque los quelantes del hierro pueden mejorar la función de las células beta y la sensibilidad a la insulina, también conllevan inconvenientes significativos y una toxicidad potencial. La flebotomía puede ser un tratamiento alternativo viable para la sobrecarga de hierro en afecciones como la hemocromatosis.

Varios otros iones metálicos juegan un papel importante en la diabetes y sus complicaciones. Por ejemplo, el cobre es un cofactor esencial de muchas enzimas. Su deficiencia o sobrecarga puede contribuir a complicaciones relacionadas con la diabetes. La enfermedad de Wilson, un trastorno autosómico recesivo del metabolismo del cobre, provoca una disminución del transporte de cobre desde el hígado a la bilis y al depósito de un exceso de cobre en el hígado. Esto da lugar a daños hepatocelulares, así como daños en otros órganos y estrés oxidativo. A su vez, el estrés oxidativo puede provocar resistencia periférica a la insulina y deterioro de la función de las células beta de los islotes, lo que desencadena diabetes y complicaciones diabéticas.

Por el contrario, la diabetes puede predisponer a las personas a una sobrecarga de cobre que también causa estrés oxidativo, lo que resulta en el mismo tipo de daño, así como complicaciones vasculares grandes y pequeñas. También puede producir daño en los tejidos de los nervios, la retina, los riñones, el corazón y los vasos sanguíneos. Por otro lado, la deficiencia de cobre puede provocar complicaciones en los vasos sanguíneos pequeños.

El zinc, un oligoelemento esencial implicado en el procesamiento normal de las células, es responsable de las actividades catalíticas de más de 300 enzimas. El zinc modula el estrés oxidativo, mejorando el control glucémico y reduciendo la resistencia a la insulina. Su deficiencia afecta la síntesis y el almacenamiento de insulina, así como la regulación inmunitaria, lo que aumenta la susceptibilidad a la diabetes tipo 1. Las personas con diabetes a menudo tienen un estado subóptimo de zinc en la sangre debido a un mayor agotamiento urinario, lo que los hace vulnerables a los desequilibrios de zinc. Por el contrario, la sobrecarga de zinc puede provocar anemia, neutropenia, deficiencia de cobre inducida por zinc y toxicidad por zinc.

El zinc y el cobre son cofactores necesarios para importantes enzimas involucradas en la regulación del estrés oxidativo. Sabemos que, en las primeras etapas de la diabetes, puede haber una desregulación severa del estrés oxidativo y las alteraciones en el equilibrio de iones metálicos pueden exacerbar estos procesos.

El magnesio también desempeña un papel fundamental en una serie de funciones fisiológicas. Está involucrado en la actividad de más de 300 enzimas, incluidas las involucradas en la homeostasis de la glucosa. La deficiencia de magnesio puede resultar en una disminución de la absorción de glucosa mediada por insulina, y se ha encontrado que las personas con diabetes tienen una mayor excreción urinaria de magnesio que las personas de control sanas.

El déficit latente crónico de magnesio o incluso la hipomagnesemia clínica manifiesta son comunes en los pacientes con DM2, especialmente en el contexto de perfiles glucémicos mal controlados. Tanto las deficiencias de cromo como de magnesio reducen la sensibilidad a la insulina y la absorción de glucosa, por otro lado, la sobrecarga de magnesio (hipermagnesemia), que es más rara y menos estudiada, también es perjudicial, ya que puede estar asociada con la cetoacidosis diabética.

El calcio se asocia generalmente con la salud ósea y, de hecho, el papel del calcio en la mineralización ósea es una de sus funciones fisiológicas más importantes. Pero el calcio también desempeña un papel fundamental en las células de los islotes pancreáticos y participa en la secreción de insulina. En las células beta de los islotes, la glucosa induce un rápido aumento de calcio, que sirve como un importante mensajero de señalización que conduce a la secreción de insulina. La diabetes puede asociarse tanto a hipocalcemia como a hipercalcemia. Una razón es que las deficiencias de magnesio, que a menudo se observan en pacientes con diabetes, pueden contribuir a la hipocalcemia, mientras que en la diabetes tipo 2, la reducción del transporte de glucosa a través de la estimulación normal de la insulina puede conducir a un aumento de la concentración de calcio libre intracelular. A su vez, esto aumenta la demanda de insulina, lo que conduce a una producción y secreción excesivas de insulina y resistencia a la insulina.

No todos los iones metálicos son beneficiosos para el organismo. Los metales tóxicos como el plomo, el níquel, el cadmio y el arsénico se acumulan en los tejidos y no son degradables. Estos metales nocivos se encuentran en el aire, el agua y el suelo, lo que supone un riesgo para todos, pero especialmente para las personas con diabetes, ya que pueden interactuar con las proteínas del cuerpo, lo que provoca una modificación de la función y la cinética.

Algunos metales tóxicos, como el plomo, el arsénico y el cadmio, se han encontrado en concentraciones más altas en muestras biológicas de personas con diabetes que en muestras biológicas de sus contrapartes de la misma edad sin diabetes, lo que sugiere que las personas con diabetes pueden tener una mayor vulnerabilidad a sus efectos adversos. Además, pueden estar implicados en la patogénesis de varias enfermedades, incluida la diabetes.

Abordar y rectificar los desequilibrios de iones metálicos es "un área activa de investigación, lo cual es bastante emocionante en este momento porque estamos tratando de encontrar la mejor manera de restaurar nuestro equilibrio de iones metálicos", dijeron los investigadores. El problema es que restaurar este equilibrio no es necesariamente fácil, y simplemente tomar suplementos minerales podría no ser suficiente. Por esta razón, hay investigaciones en curso para identificar cuáles son las mejores formas de iones metálicos que podríamos tomar para restaurar este equilibrio y qué otras intervenciones podrían ser útiles.

Liu y sus colegas revisaron los posibles enfoques para equilibrar los iones metálicos en la investigación y el tratamiento de la diabetes (tabla).

Tipo de intervención	Agentes (función)
Antioxidantes	Vitamina E, ácido lipoico y acetilcisteína (elimina las especies reactivas de oxígeno y reduce el impacto del estrés oxidativo causado por los iones metálicos)
Quelatos metálicos	Ácido etilendiaminotetraacético y trientina (reducción de la toxicidad inducida por metales)
Hipoglucemiantes clásicos	Inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina y bloqueadores de los receptores de angiotensina II (inhiben la oxidación del ácido ascórbico catalizada por metales in vitro y reducen la formación de productos finales de glicación avanzada) Metformina (atrapa grupos alfa-dicarbonilo y reduce la gluconeogénesis)
Especialidades farmacéuticas chinas	Rutina, polifenoles, quercetina y resveratrol (limitando la formación de productos finales de glicación avanzada, limitando la actualización de iones metálicos y promoviendo la excreción de iones metálicos)
Metalotioneína	Esta proteína de unión a metales puede tener efectos antiinflamatorios y antiapoptóticos
FUENTE: Liu.2

Los investigadores enfatizaron la importancia de evitar la exposición a metales contaminantes, como el plomo y el cadmio, que "podrían interferir con metales esenciales". Además, una dieta adecuada también es fundamental, ya que las formas naturales de los iones metálicos que se encuentran en los alimentos podrían absorberse más fácilmente que las formas suplementarias.

Además de los beneficios potenciales de equilibrar los iones metálicos esenciales para prevenir o retrasar la aparición de la diabetes, la evidencia también muestra que un buen equilibrio de estos iones podría ser muy importante para prevenir las complicaciones de la diabetes, incluidos los resultados cardiovasculares y la enfermedad arterial periférica.

Comprender los iones metálicos podría informar sobre los objetivos futuros para el tratamiento de la diabetes. Esta es un área de investigación muy importante, ya que tiene grandes oportunidades para ayudar a las personas y tener un impacto positivo en la sociedad.

Referencia

1. Khan, A.R., Awan, F.R. Metales en la patogénesis de la diabetes tipo 2. J Diabetes Metab Disord 13, 16 (2014). https://doi.org/10.1186/2251-6581-13-16.

2. Siyuan Liu, Xuzhuo Chen, Xinrui Qi, Jiahao Bai, Bin Tong. El papel del metabolismo de los iones metálicos en la patogénesis de la diabetes y las complicaciones asociadas. Frontiers. Endocrinol. 2025; 16. https://doi.org/10.3389/fendo.2025.1541809