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Chromium and its effect on glucose transport in the special amino acid lactate complex (synonymous lactate complex, Cr + 3 lactate), where an extraordinary property of the lactate anion can be demonstrated.

Full and literal article.

RNDr. Gebauer, Karel. (Dr. in Natural Sciences). (January 2018)

Chromium is an interesting element, already in the fifties of the last century it was discovered that it interferes with the metabolism of glucose in some way. Since this was the time of the first important discoveries in the treatment of diabetes, it was interesting to use this element to influence the course of glucose. What at first seemed to be a simple and effective solution eventually resulted in a rather interesting investigation of the revolutionary findings. It is now inconceivable to study energy metabolism without a thorough knowledge of the mechanism of action of insulin, including all related regulatory processes, among which is also the Cr (III) cation. We currently receive the knowledge that Cr (III) in general improves the sensitivity of cells to insulin, either by extending their activity, or by positive regulation of mRNA to produce more insulin receptors. It should be emphasized that Cr (III) can affect the level of glucose intolerance, but it cannot affect the amount of insulin produced by the pancreas.

For Cr (III) to act, it must first be absorbed by the organism. In the case of Cr (III), however, it is not as simple as it seems at first glance. Cr (III) is a relatively small atom but with a large positive charge. This greatly complicates their chances of entering the cells of the intestinal epithelium and, subsequently, the blood. The cell membrane does not like compounds with a dominant charge and creates an incredibly effective barrier to their potential efforts to cross this membrane. Therefore, the element cations, including Cr (III), must find a suitable ally that allows them to overcome the membrane. Such allies are several ligands whose main task is to eliminate (or hide externally) the positive charge of the chromium cation. In addition, ligands that exhibit lipophilic properties dissolve well in the cell membrane and, therefore, in certain circumstances, can "strain" their partner on the other side. Suitable lipophilic ligands, which would be willing to produce the necessary complexes with the Cr (III) cation, are not so many. Moreover, they are too bulky and large molecules that are absorbed into cells by pinocytosis and require the interaction inside the cell membrane of the cluster is. This potentially usable absorption process does not work for Cr (III). Therefore, Cr (III) must choose the path of passive transport through specific transport channels. Its diameter is relatively small and only lets compounds of a certain size pass. These transport ducts substances released primarily low molecular weight and at the same time, the substances electro neutral. The electroneutrality condition is related to hydration, that is, the increase in the volume of transported molecules. Then Cr (III) must form complexes with these ligands in the intestine that satisfy the small size, the ability to hide a large positive charge and also have a certain level of lipophilic properties. An important condition is that the complex formed must be well soluble in an aqueous medium. It is known that the Cr (III) cation interacts with a variety of substances contained in the digested food, which they create with chromium and with other stable complex cations, hardly soluble in water, which reduce the proportion of the potentially absorbable amount of the cation.   

However, for the Cr (III) contained in the ingested food to form in the intestine a complex with a suitable ligand (or ligands) in the intestine, it must first be able to escape from the junction in the food. Usually, they are complex molecules of proteins and glycoproteins, which are in the stomach subject to hydrolysis, and the decisive proportion of chromium atoms is under the influence of gastric acid. This makes the released Cr (III) hydrate to form a very soluble hexahydrate complex, apparently a good prerequisite for subsequent absorption through the intestinal mucosa. Unfortunately, in the duodenum, the alkalization of the digested food will result in the formation of a completely insoluble and chemically stable Cr (III) oxide, and in such a bound way the element is unusable for the body and is eliminated with feces.

Therefore, the absorption of chromium in the intestine is relatively low and according to meals varies from 0.4 to 2.5% of the amount received. It is only in the proportion of chromium which, escapes from total degradation and hydrolysis of the original carrier and remains partly tied to any anion. This prevents the formation of hydrated Cr (III) and the subsequent formation of Cr (III) oxide in the intestine. It is reported that absorption may increase the presence of vitamin C and niacin. The absorption also better of some organic acids (for example, oxalic acid), which are capable of still creating in the stomach with the release of Cr (III) the stable compound and preventing the formation of Cr (III) hexahydrate. The decisive importance for absorption in the intestine, however, have ligands with lipophilic properties and specific ligands that support passive transmembrane transport, with which Cr (III) can create adequate complexes in the intestine. These are some starch degradation products and some amino acids. Under certain circumstances, some simple sugars, glucose, sucrose or maltose can also be absorbed. In this case, however, this is a different form of transport to the cells, which is activated only under certain conditions. 

After absorption of the Cr (III) complex from the ligand in the blood it is necessary for the Cr (III) cation to escape the binding to the ligand and occupy the free space in the transferrin molecule. Although transferrin is primarily thought to be a ligand for Fe (III) atoms, it is important to note that iron normally occupies about 30% of the binding capacity in a healthy person. Most of the link sites are free and other cations compete for occupying them. Here we see the advantage of a small diameter of the Cr atom that carries a large positive charge. Cr (III) behaves from a chemical point of view as Lewis acid and has a high affinity to carboxylic oxygen, significantly lower to nitrogen in the aromatic circle. This is particularly important in terms of the stability and biological behavior of Cr (III) in the body, specifically in the transferrin, GTF or chromodulin binding. Therefore, if Cr (III) can escape the influence of the ligand, which allows it to penetrate through the cell membrane, it binds to the transferrin, which allows additional transport in the body to its place of action. It is believed that a Cr (III)-transferrin complex is in equilibrium with another specific low molecular weight chromium complex, which is known as GTF (glucose tolerance factor). Transferrin binding occurs primarily through functional carboxyl groups at the transferrin binding site, and the participation of bicarbonate ions is very important. Cr (III), at a low concentration of bicarbonate ions, binds to transferrin even more easily than Fe (III). However, once the increase in bicarbonate production begins (with increased activity and the onset of anaerobic glycolysis), the situation changes immediately and Cr (III) begins to release from transferrin. Cr (III) released from the transferrin junction is reactive and immediately tries to contact another suitable partner. This is the GTF. The binding to Cr (III) in GTF is much more advantageous for the subsequent reaction with apochromodulin because both compounds are of low molecular weight, are not very bulky and very mobile. The chemical properties of their binding sites are very similar, creating very good prerequisites for the exchange reaction, the reaction constant is greatly influenced by the change in blood glucose concentration. The increase in glucose concentration shifts the equilibrium of the reaction in favor of the binding of Cr (III) to apochromodulin. By attaching Cr (III) to apochromodulin, a crucial condition for its biological activity is met - the activation of the insulin receptor. 

The absorbed Cr is deposited in soft tissues, liver and spleen, which are deposits capable of administering Cr (III) in reasonable amounts with a rational diet. However, a diet rich in high consumption of simple sugars causes a current deficiency of Cr (III) in body fluids. The content of Cr (III) in these tissues varies from 10 to 100 μg / 100 g of tissue. Cr (III) is also deposited in the bones in significant amounts, but this stock is practically insignificant due to the very slow release of the Cr (III) cation to the blood and, therefore, also for the direct influence of the metabolism of the glucose is practically insignificant.

Lack of Cr can be induced in several ways. Insufficient food intake, which is caused by an inappropriate food composition, which significantly worsens its absorption. The high intake of simple sugars (its share of the current global energy received is greater than 35%) will increase its excretion from the body in the urine. Similarly, an increase in excretion was observed in infections, increased physical activity, during pregnancy and during stress conditions in general. Scars or any other stimulus that cause the release of large amounts of adrenaline into the blood initiates a cascade of subsequent reactions requiring the presence of relatively large amounts of Cr (III) in active form. Due to this deficiency the body tries to compensate by the greater release of insulin from the pancreas. The amount of insulin released correlates with the ability of chromodulin to maintain active insulin receptor conformation. In order to do this work, chromodulin must be activated by the cation Cr (III) - apochromodulin, inactive after binding with Cr (III) and converted into active holocromodulin, which subsequently binds to the receptor for insulin and during the time its link maintains the necessary kinase activity of the receptor. The ability of holocromodulin to keep the receptor for active insulin depends on the duration of Cr (III) to chromodulin bonds. Once separation of the Cr (III) cation occurs, chromodulin is also released from receptor binding and therefore the receptor loses its ability to bind to insulin. Enough Cr (III) cations available for apochromodulin creates favorable conditions for extending the half-life of holocromodulin and therefore prolongs the period during which the receptor can contain the insulin molecule at its site of Union. A longer duration molecule means a longer period in which insulin acts as a signal molecule. Ultimately, it is necessary to achieve the desired effect, (increased GLUT4 glucose transporters in the cell membrane), a smaller number of insulin molecules. A smaller number of insulin molecules in the blood also means a lower degree of activation of the reactions that lead to the formation and deposition of fat. It should be noted that the concentration of blood glucose, (the rate of transmission of glucose to cells), influences the amount of insulin molecules linked to the insulin receptor, while the insulin stimulated reactions associated with the formation of stored fat depends on the total number of circulating insulin molecules in the blood; (not only the number of insulin molecules involved in signal transmission through the insulin receptor). Therefore, people who compensate for elevated blood glucose levels by increasing insulin administration often increase their weight significantly.  

After the release of the chromo (III) bond of holocromodulin, the chromium binds again to the transferrin, but preferentially binds to the albumin. In this way it is transported by blood to the kidneys and then removed by urine outside the body. Therefore, the body has a high intake of simple sugars (hydrolysis of which a glucose) greater need for the supply of Cr (III).

As already mentioned, Cr (III) in general improves insulin sensitivity, either by extending its activity, or by increasing regulation of the creation of mRNA to produce more insulin receptors. However, this only applies to Cr (III) cations that are in the activated form in the blood. Before entering the chromium of food into the blood and, in addition, it becomes the necessary active form, the process is very complex and considerably influenced by coercive factors. The key moments are the absorption in the blood and the availability to bind to chromodulin. 

The content of chromium in the diet is relatively low, reaching approximately 3 to 12 μg of Cr per serving of the main meal. However, assessing Cr food intake is very problematic. The Cr content fluctuates considerably depending on the soil in which it is grown, at what stage of the vegetation is harvested and the significant differences that are also found between the varieties. For example, the nutritional tables state that apples contain 0.3 μg in 100 g of raw material. However, comparative analyzes revealed surprising differences. While in the apples harvested in the middle-ripe state (harvested 3 weeks before) the content of 0.08 μg in 100 g was determined, in the apples harvested after 3 weeks the content was found 0.38 μg 100 g. The 0.08 μg content did not change even during the artificial maturation process. These values ​​apply to apples harvested from the same tree. An interesting finding was that apples harvested from the same variety and from the same garden, (in trees around 30 m away), showed a significantly different content (from 0.21 to 0.48 μg in 100 g of raw material). However, it should be noted that the degree of ripeness of apples from different trees was subjectively evaluated, but they were harvested at the same time and on the same side of the tree in relation to the sun. What was confirmed unambiguously, apples harvested from trees before full maturity contained 2 to 4 times lower Cr concentration compared to apples harvested at full maturity. Therefore, artificial ripening is in terms of the content of this element the only technological step to match the needs of the commercial chain, (in terms of nutrition it cannot be assessed as satisfactory). Just for interest, a similar effect was found in other trace elements and some vitamins. 

Because the literature mentioned the reduction in the ability to store Cr in plant tissue in the presence of certain microelements, preliminary experiments designed to demonstrate such an effect were performed. Some analyzes suggest that plant tissues grown in medium enriched with certain trace elements (Cu, Fe, Zn) significantly reduce the Cr content in these samples. These experiments were carried out to determine if the deterioration of the quality of the crops grown in soils to which manure or other biological fertilizers from the farms used for fattening industrial animal feed with a higher content can be assumed of minerals, evaluated according to the content of Cr ( III) in the crops. 

For food of animal origin, the situation is similar, especially in the case of meat. A higher intake of Fe and Zn in the rations greatly reduces the absorption of Cr by the organism of the animals and therefore the resulting chromium content in the meat of slaughtered animals varies quite significantly (from 0.4 up to 44 μg in 100 g). For these reasons, it is very problematic to evaluate the actual intake of chromium by food. Any consideration of the benefit of a food in relation to the positive influence of glycemia derived from the Cr (III) content is pure speculation. The average values ​​given in the nutritional tables can be so significantly different from the real state that the anticipated effect of Cr (III) without doing the analysis can practically not be evaluated.  

Because the usable proportion of Cr (III) in natural foods is questionable, attempts were made to ensure the intake of this important trace element in the form of food fortification. In the last 60 years several compounds have been tested. From the inorganic beginning to special organic complexes used in recent years. Some of these compounds have created false hopes and as is often the case, expectations have often lagged reality.

Cr (III) chloride was one of the first compounds in which attention was focused. The doses used should be considerably high (up to 2000 μg of Cr) and in addition contradictory results were obtained. Today it is known that Cr (III) chloride would work very well if it could be found directly with transferrin. However, when it passes through the digestive tract, virtually the entire amount received by privileged dissociation varies to an insoluble oxide of Cr (III) and becomes unusable.

Other interesting compounds were dried yeast grown in a medium containing a suitable Cr (III) salt. Yeast can incorporate a significantly greater amount of Cr atoms in your body. The problem, however, showed a relatively high resistance to the hydrolysis of yeast cells and therefore a large proportion of chromium bound in such a way remained unused and was eliminated from the body in the feces. In experiments with autolyzed yeast, some positive results have been achieved, however, the dosage must be 400 μg of Cr per day in an adult human. This is because Cr is present in protein-bound yeast, which are subject to total degradation in the stomach and the chromium released forms the Cr (III) hexahydrate complex in a similar manner as in the case of Cr (III chloride).

In yeast, the binding of Cr to nicotinic acid was recorded. Therefore, we tried to use Cr (III) nicotinate. Therefore, Cr (III) polynicotinate was tested. However, its usability is very low and, in view of the cost of the raw material, its use has been virtually abandoned.

On the other hand, the use of Cr picolinate seemed very promising. It is a relatively chemically stable compound, easily manufactured and technologically well processable. Chromium picolinate is a pinkish red compound with poor water solubility (at a pH that varies from 6.6 to 7.0 only 6 x 10 -4 M, that is, 251 mg in 1 liter of water, corresponding to approximately 31 mg of Cr in dissolved form). Due to the expected low dosage this did not seem to be significant. However, this poor solubility is the main cause of the low biological activity of Cr picolinate. In addition, the acidic hydrolysis of the chromium picolinate complex occurs in the stomach acid environment to provide the picolinic acid and the Cr (III cation) that forms the hexahydrate complex. This complex is stable only in acidic medium and, after alkalization, insoluble chromium oxide is produced in the small intestine, which is non-absorbable. Only about 2% of the Cr (III) picolinate received passes through the stomach without changes and can interact with the mucosa of the intestinal epithelium. Although the absorption of chromium picolinate is low, it is much higher than in the case of CrCl optionally from the polynicotinate (it is approximately ten times greater). But it is much lower than in the case of the lactoamine acid complex.   

The ability to absorb Cr (III) from Cr picolinate through the intestinal mucosa depends largely on the presence of other food components. Cr picolinate passes through the cell wall through passive transport, which means that the transmission channels compete with other ligands. The more lipophilic the ligand is, the more easily the compound passes through the cell wall. The presence of calcium, magnesium, zinc and especially iron dramatically worsens the chances of Cr (III) passing through the cell wall, since these elements alter the equilibrium constant of lipophilic complexes to the detriment of Cr picolinate. therefore, Ca, Mg, V, Ti, Zn, Cu and Fe reduce the rapidity of picolinate absorption up to 10 times. The possible potentiation of chromium foods while simultaneously supplying some of these elements is counterproductive, in other words, polyvalent dietary supplements containing Cr picolinate are very problematic in terms of their absorption. What is interesting, however, is the fact that this statement does not apply when all these elements are given as a lactate complex, (this ligand has unique properties in relation to the cell membrane and passive transport of metal cations).

The low utilization of Cr (III) of chromium picolinate has led to a series of studies to help determine the required dose of Cr (III) picolinate. In the year 1995 some attempts were made to demonstrate the potential toxicity of picolinate Cr (III) relative to the reproductive organs. At a dose from 0.05 to 0.1 m Cr (III) picolinate - this corresponds to a dose of 2.6 to 5.2 mg of Cr (III) picolinate causes chromosomal damage of the experimental hamster ovary cell. The mutagenic effect was manifested by the induction of mitochondrial apoptosis. Later, the results were confirmed, and it is now almost proven that Cr (III) picolinate in higher doses, probably as a result regenerates radical produced, that the body tries to liquidate with the glutathione peroxidase defense mechanism. This results in DNA damage and induction of the mutation. For the objectivity of the information, it should be borne in mind that a similar conclusion cannot be approximated for humans. An experiment conducted on 10 volunteers (women) showed no chromosomal damage, but there was evidence of renal failure. The cause has not yet been elucidated. Currently picolinate chromium is a permitted food additive, but in some experts, doubts about their potential adverse effects not scattered due to the significant variation in absorption. Above all, regular long-term supply is an insufficiently explored area. Recently, in relation to long-term consumption, speculation arose about the possible effect on the mucous membrane of the digestive tract, especially in people suffering from gastroenteritis and taking medications to suppress the production of stomach acids. It is in this case Cr (III) picolinate is protected from acid hydrolysis in the stomach and substantially the majority passes into the small intestine without changes.  

The last interesting compound useful as a source of Cr (III) for food fortification is a special amino acid lactate complex (synonymous lactate complex, Cr (III) lactate). This complex has many interesting features. First, chromium is bound by carboxyl, making it a stable complex, even in the acidic environment of the stomach. In a neutral or slightly acidic environment, it does not dissociate and practically in the unchanged form, it passes into the intestine. Here, an extraordinary property of lactate anion can be demonstrated. This is an anion that does not evaluate receptors in the intestine as a substance against which a defense response needs to be activated. On the contrary, it is a completely physiological compound whose special physical properties the living organism uses ingenuously. While the free lactate anion carries a strong negative charge, and therefore just does not easily pass through the cell membrane, after joining a cation it is well penetrable and therefore functions as a form of transport for a variety of cations. Lactate anion is an excellent ligand for a variety of cations. Since lactic acid is a relatively strong acid, lactate anion binds to cations (Chromium III) very firmly and mutual elimination of charges occurs. Because it is a small anion, it can also be connected to cations with more positive charges. Lactate is completely degradable in each cell so that water and carbon dioxide produce a relatively large amount of energy. It is a compound whose decomposition does not produce any byproduct that requires an additional energy supply for exclusion. If necessary, the lactate cell can be used to support glycogen. Lactate is a crucial compound in carbohydrate metabolism, the body, at any time produced in relatively large quantities and without problems of being metabolized. This is a physiological compound that links a wide range of metabolic processes in the body.

Unlike picolinate, it also does not contain any nitrogen atom in its molecule and therefore no accompanying bonds are created with a lower energy level and undesirable changes of electrons in the molecule. The assignment of a single Cr (III) position by a suitable amino acid significantly influences the transport capacity of the complex molecule through the cell membrane This complex can retain its stability even in the presence of transferrin and creates with it a flexible balance, which acts as a rapid donor of Cr (III) in case of increased transfer of cation from Cr (III) to apochromodulin. The hypothesis was also expressed that due to its equilibrium constant this lactate-amino acid complex could function as a direct donor of Cr (III) for apochromodulin, which could be in terms of its activity considered as analog GTF. There is evidence suggesting a possible direct binding of the amino acid lactate receptor for insulin in the same place binding having the cromodulina. This hypothesis has not been verified yet. The fact is that when the dosage of 30 µg of Cr (III) in the form of this lactate complex the same effect was achieved in terms of glucose levels, as with 300 µg of Cr (III) in the form of picolinate The advantage of this complex is that it is very soluble in water. It was developed for the needs of the DiaChrom sweetener, whose decisive criterion was to have a good solubility without any aftertaste. The long-term follow-up showed that with the regular daily intake of this complex corresponding to 6 µg of Cr (III), a significant glucose stabilization was achieved in type 2 diabetes, (a faster decrease in higher values of blood glucose). E l blood glucose value during a glucose test was 120 minutes, on average, about 6-8% lower than in the same patient without the supply of Cr (III). In the case of the daily consumption of the DiaChrom sweetener it can be said that the highest probability during blood glucose stabilization in the early stages of type 2 diabetes is when 4-6 tablets (6-9 µg of Cr (III) are consumed) per day). The most recent results also suggest an improvement in blood fat profile, an increase in HDL cholesterol and a slight decrease in total TG. But to accelerate these processes it is very useful to use BioChrom, tablets with 100 µg of Cr (III) per unit and it is recommended to take a daily tablet; with this in 3 or 4 weeks a remarkable stabilization of glucose can be achieved.  

Author

RN Dr. Gebauer, Karel (Doctor of Natural Sciences)

 

El cromo y su efecto en el transporte de glucosa en el complejo especial de lactato aminoácido (sinónimo complejo de lactato, lactato Cr+3), donde se puede demostrar una propiedad extraordinaria del anión de lactato.

Artículo íntegro y literal. RNDr.Gebauer, Karel. (Dr.en Ciencias Naturales). (Enero 2018)

El cromo es un elemento interesante, ya en los aňos cincuenta del siglo pasado se descubrió que interfiere en el metabolismo de la glucosa de alguna manera. Dado que este era el momento de los primeros descubrimientos importantes en el tratamiento de la diabetes, era interesante utilizar este elemento para influir en el curso de la glucosa. Lo que al principio parecía ser una solución simple y efectiva finalmente derivó en una investigación bastante interesante de los hallazgos revolucionarios. Ahora es inconcebible estudiar el metabolismo energético sin un conocimiento profundo del mecanismo de acción de la insulina, incluidos todos los procesos reguladores relacionados, entre los cuales también está el catión de Cr (III). Actualmente recibimos el conocimiento que el Cr (III) en general mejora la sensibilidad de las células a la insulina, ya sea mediante la extensión de su actividad, o la regulación positiva de mRNA para producir más receptores de insulina. Se debe enfatizar que Cr (III) puede afectar el nivel de intolerancia a la glucosa, pero no puede afectar a la cantidad de insulina producida por el páncreas.

Para que el Cr (III) pueda actuar, primero debe ser absorbido por el organismo. En el caso de Cr (III), sin embargo, no es tan simple como parece a primera vista. Cr (III) es un átomo relativamente pequeño pero con una gran carga positiva. Esto complica enormemente sus posibilidades de entrar en las células del epitelio intestinal y, posteriormente, en la sangre. A la membrana celular no le gustan los compuestos con una carga dominante y les crea una barrera increíblemente efectiva para sus esfuerzos potenciales atravesar esta membrana. Por lo tanto, los cationes de los elementos, incluido el Cr (III), deben encontrar un aliado adecuado que permita superarles  la membrana. Tales aliados son varios ligandos cuya tarea principal es eliminar (o esconder externamente) la carga positiva del catión de cromo. Además, los ligandos que exhiben propiedades lipofílicas se disuelven bien en la membrana celular y, por lo tanto, en ciertas circunstancias, pueden "colar" a su compañero en el otro lado. Los ligandos lipófilos adecuados, que estarían dispuestos a producir los complejos necesarios con el catión Cr (III), no son tantos. Además, son moléculas demasiado voluminosas y grandes que se absorben en las células por el proceso de pinocitosis y requieren la interación en el interior de la membrana celular de los clusters.  Este proceso de absorción potencialmente utilizable no funciona para Cr (III). Por lo tanto, Cr (III) debe elegir el camino del transporte pasivo a través de canales de transporte específicos. Su diámetro es relativamente pequeño y solo deja pasar los compuestos de un cierto tamaño. Estos conductos de transporte liberan principalmente las sustancias de bajo peso molecular y, al mismo tiempo,  las sustancias electro neutrales. La condición de electro-neutralidad está relacionada con la hidratación, es decir, el aumento del volumen de las moléculas transportadas.  Entonces Cr (III) debe en el intestino formar complejos con estos ligandos que satisfacen el tamaño pequeño, la capacidad de ocultar una carga positiva grande  y además tienen un cierto nivel de propiedades lipófilas. Una condición importante es que el complejo formado debe ser bien soluble en un medio acuoso. Se sabe que el catión Cr (III) interactúa con una variedad de sustancias que contiene el alimento digerido, que crean con el cromo y con otros cationes complejos estables, difícilmente solubles en agua, que reducen la proporción de la cantidad potencialmente absorbible del catión.

Sin embargo, para que el Cr (III) contenido en el alimento ingerido forme en el intestino un complejo con un ligando (o ligandos) adecuado en el intestino, primero debe ser capaz de escaparse de la unión en la que se encuentra en el alimento. Por lo general, son moléculas complejas de proteínas y glicoproteínas, las que están en el estómago sujetas a hidrólisis, y la proporción decisiva de átomos de cromo está bajo la influencia del ácido gástrico. Esto hace que el Cr (III) liberado se hidrate para formar un complejo de hexahidrato muy soluble, aparentemente un buen prerrequisito para la posterior absorción a través de la mucosa intestinal. Desafortunadamente, en el duodeno, la alcalización de la comida digerida dará como resultado la formación de un óxido de Cr (III) completamente insoluble y químicamente muy estable, y de tal manera ligado el elemento es inutilizable para el cuerpo y se elimina con las heces.

Por lo tanto, la absorción de cromo en el intestino es relativamente baja y según las comidas varía de 0,4 hasta 2,5 % de la cantidad recibida. Se trata sólo de la proporción de cromo, que „se escapa“ de la degradación total y de la hidrólisis de su portador original y permanece parcialmente atada a algún anión. Éste evita la formación de Cr (III) hidratado y la posterior formación del óxido de Cr (III) en el intestino. Se informa que la absorción puede aumentar la presencia de vitamina C y niacina. La absorción también mejoran algunos ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido oxálico), que son capaces de crear todavía en el estómago con la liberación de Cr (III) el compuesto estable y prevenir la formación del hexahidrato de Cr (III).  La importancia decisiva para la absorción en el intestino, sin embargo, tienen ligandos con propiedades lipófilas y ligandos específicos que apoyan el transporte transmembrana pasivo, con los cuales el Cr (III) es capaz de crear los complejos adecuados en el intestino. Estos son algunos productos de degradación de almidón y algunos aminoácidos. En determinadas circunstancias pueden aumentar la capacidad de absorción también algunos azúcares simples, la glucosa, la sacarosa o la maltosa. En este caso, sin embargo, esta es una forma diferente de transporte a las células, que se activa solo bajo ciertas condiciones.

Después de la absorción del complejo de Cr (III) del ligando en la sangre es necesario que el catión Cr (III) logre escaparse de la unión al ligando y ocupar el espacio libre en la molécula de transferrina. Aunque se piensa principalmente que la transferrina es un ligando para los átomos de Fe (III), es importante tener en cuenta que normalmente en una persona sana el hierro ocupa alrededor del 30 % de la capacidad de unión. La mayor parte de los sitios de enlace son libres y por ocuparlos compiten otros cationes. Aquí vemos la ventaja de un diámetro pequeño del átomo de Cr que lleva una gran carga positiva. Cr (III) se comporta desde un punto de vista químico como ácido de Lewis y tiene una alta afinidad al oxígeno carboxílico, significativamente más baja al nitrógeno en el círculo aromático. Esto es particularmente importante en términos de la estabilidad y el comportamiento biológico de Cr (III) en el cuerpo, específicamente en el enlace a transferrina, GTF o cromodulina. Por lo tanto, si el Cr (III) puede escaparse de la influencia del ligando, lo que le permite la penetración  a través de la membrana celular, se une a la transferrina, que permite el transporte adicional en el cuerpo hasta su lugar de acción. Se cree que un complejo de Cr (III) – transferrina, está en equilibrio con otro complejo específico de bajo peso molecular de cromo, que se conoce como GTF (factor de tolerancia a la glucosa). La unión a la transferrina se produce principalmente a través de grupos carboxilo funcionales en el sitio de unión de la transferrina, y muy importante es la participación de los iones de bicarbonato. Cr (III), a baja concentración de iones de bicarbonato, se une a la transferrina incluso más fácilmente que Fe (III). Sin embargo, una vez que comienza el aumento de la producción de bicarbonatos (con aumento de la actividad y el inicio de la glucólisis anaeróbica), la situación cambia inmediatamente y Cr (III) se empieza liberar de la transferrina. Cr (III) liberado de la unión de transferrina es reactivo e intenta contactar inmediatamente con otro compañero adecuado. Este es el GTF. La unión a Cr (III) en GTF es mucho más ventajosa para la reacción posterior con apocromodulina porque ambos compuestos son de bajo peso molecular, son poco voluminosos y muy móviles. Las propiedades químicas de sus lugares de unión son muy similares, creando muy buenos requisitos previos para la reacción de intercambio, la constante de reacción está muy influenciada por el cambio de la concentración de glucosa en sangre. El aumento de la concentración de glucosa desplaza el equilibrio de la reacción a favor de la unión de Cr (III) a la apocromodulina. Al unir Cr (III) a la apocromodulina, se cumple una condición crucial para su actividad biológica -  la activación del receptor de insulina.

El Cr absorbido se deposita en tejidos blandos, hígado y bazo, que son depósitos capaces de administrar Cr (III) en cantidades razonables con una dieta racional. Sin embargo, una dieta rica en el alto consumo de azúcares simples causa una deficiencia actual de Cr (III) en los fluidos corporales. El contenido de Cr (III) en estos tejidos varía de 10 a 100 μg / 100 g de tejido. Cr (III) también se deposita en los huesos en cantidades significativas, pero este stock es prácticamente insignificante debido a la liberación muy lenta del catión Cr (III) a la sangre y, por lo tanto, también para la influencia directa del metabolismo de la glucosa es prácticamente insignificante.

La falta de Cr puede ser inducida de varias maneras. En particular, la ingesta insuficiente de alimentos, que es causada por una composición de alimentos inapropiada, que empeora significativamente su absorción. La alta ingesta de los azúcares simples (su parte de la energía recibida global actual es mayor que 35%) aumentará su excreción del cuerpo por la orina. Del mismo modo, un aumento de la excreción fue observada en las infecciones, el aumento de la actividad física, durante el embarazo y durante condiciones de estrés en general. Sustos o cualquier otros estímulos que provoquen la liberación de grandes cantidades de adrenalina a la sangre inicia una cascada de reacciones posteriores requiriendo la presencia de cantidades relativamente grandes de Cr (III) en forma activa. Debido a esa deficiencia el cuerpo trata de compensar mediante la mayor liberación de insulina desde el páncreas. La cantidad de insulina liberada se correlaciona con la capacidad de cromodulina para mantener la conformación activa del receptor de insulina. Para poder hacer este trabajo la cromodulina debe ser activada por el catión Cr (III) – apocromodulina, inactiva después de la unión  con Cr (III) y  se convierte en holocromodulina activa, que se une posteriormente al receptor para la  insulina y  durante el tiempo de  su enlace mantiene la  actividad  necesaria de quinasa del receptor. La capacidad de la holocromodulina de mantener el receptor para la insulina activo depende de la duración de los enlaces de Cr (III) a cromodulina. Una vez que se produce la separación del catión de Cr (III), también se libera la cromodulina de la unión al receptor y por lo tanto el receptor pierde su capacidad para unirse a la insulina. Un número suficiente de cationes de Cr (III) disponibles para la apocromodulina crea condiciones favorables para la ampliación de la vida media de la holocromodulina y por lo tanto prolonga el período durante el cual puede contener el receptor la molécula de la insulina en su sitio de unión. Una molécula de mayor duración significa un período de tiempo más largo en el cual la insulina actúa como una molécula de señal. En última instancia, es necesario para conseguir el efecto deseado,  (aumento de los transportadores de glucosa GLUT4 en la membrana celular), un menor número de las moléculas de insulina. Un número menor de las moléculas de insulina en la sangre también significa un menor grado de activación de las reacciones que conducen a la formación y deposición de grasa. Debe tenerse en cuenta que la concentración de glucosa en la sangre,  (la velocidad de transmisión de la glucosa a las células), influye en la cantidad de moléculas de insulina vinculadas al receptor de insulina, mientras que las reacciones estimuladas con la insulina asociadas con la formación de la grasa almacenada dependen del número total de moléculas de insulina circulantes en la sangre; (no sólo el número de moléculas de insulina involucradas en la transmisión de la señal a través del receptor para la insulina). Por lo tanto, las personas que compensan los niveles elevados de glucosa en sangre a través del aumento de la administración de insulina a menudo aumentan significativamente su peso.

Después de la liberación del enlace de cromo (III) de holocromodulina, el cromo se une de nuevo a la transferrina, pero se une preferentemente a la albúmina. En esta forma es transportado por la sangre a los riñones y después se elimina por la orina fuera del cuerpo. Por lo tanto, el cuerpo tiene con alta ingesta de azúcares simples (hidrólisis de la que una glucosa) mayor necesidad del suministro de Cr (III).

Como ya se mencionó, Cr (III) en general mejora la sensibilidad a la insulina, ya sea mediante la extensión de su actividad, o mayor regulación de la creación de mRNA para producir más receptores de insulina. Sin embargo, esto solo se aplica a los cationes Cr (III) que están en la forma activada en la sangre. Antes de entrar el cromo de los alimentos a la sangre y, además, se convierte en la forma activa necesaria, el proceso es muy complejo y considerablemente influenciado por factores coactivos.  Los momentos clave son la absorción en la sangre y la disponibilidad para unirse a la cromodulina.

El contenido de cromo en la dieta es relativamente bajo, alcanzando aproximadamente de 3 a 12 μg de Cr por la ración de la comida principal. Sin embargo, evaluar la ingesta Cr de alimentos es muy problemático. El contenido de Cr fluctúa considerablemente según el suelo en el que se cultiva, en que etapa de la vegetación se cosecha y las diferencias significativas que se encuentran también entre las variedades. Por ejemplo, las tablas nutricionales ponen que las manzanas contienen 0,3 μg en 100 g de materia cruda. Sin embargo, los análisis comparativos revelaron diferencias sorprendentes. Mientras que en las manzanas cosechadas en el estado medio-maduro (cosechadas 3 semanas antes) se determinó el contenido de 0,08 μg en 100 g, en las manzanas cosechadas después de 3 semanas se encontró el contenido 0,38 μg 100 g. El contenido 0.08 μg no cambió ni durante el proceso de la maduración artificial. Estos valores se aplican a las manzanas cosechadas del mismo árbol. Un hallazgo interesante fue que las manzanas cosechadas de la misma variedad y del mismo huerto, (en árboles de alrededor de 30 m de distancia),  mostraron un contenido significativamente diferente (de 0,21 a 0,48 μg en 100 g del material crudo). Sin embargo hay que señalar que el grado de madurez de las manzanas de diferentes árboles se evaluó subjetivamente, pero fueron cosechadas al mismo tiempo y del mismo lado del árbol en relación con el sol. Lo que se confirmó sin ambigüedades, las manzanas cosechadas de los árboles antes de la madurez completa contenían de 2 a 4 veces  menor concentración de Cr en comparación con las manzanas cosechadas en su plena madurez. Por lo tanto, la maduración artificial es en términos del contenido de este elemento el único paso tecnológico para que coincida con las necesidades de la cadena comercial, (en términos de nutrición no puede ser evaluada como satisfactoria). Solo por interés, se encontró un efecto similar en otros oligoelementos y algunas vitaminas.

Debido a que en la literatura se mencionó la reducción de la capacidad de almacenar el Cr en el tejido de la planta en la presencia de ciertos microelementos, se realizaron experimentos preliminares diseñados para demostrar tal efecto. Algunos análisis sugieren que los tejidos vegetales cultivados en medio enriquecido con ciertos oligoelementos (Cu, Fe, Zn) reducen significativamente el contenido de Cr en estas muestras. Se realizaron estos experimentos para determinar si se puede suponer el deterioro de la calidad de los cultivos que crecen en suelos a los que se aplica el estiércol u otros fertilizantes biológicos de las granjas que utilizan para el engorde de los animales piensos industriales con un mayor contenido de minerales,  evaluado según el contenido de Cr (III ) en los cultivos.

Para los alimentos de origen animal la situación es similar, especialmente en el caso de la carne. En particular, una mayor ingesta de Fe y Zn en las raciones reduce en gran medida la absorción de Cr por el organismo de los animales y por lo tanto el contenido de cromo resultante en la carne de animales sacrificados varía bastante significativamente (de 0,4 hasta 44 μg en 100 g). Por estas razones, es muy problemático evaluar la ingesta real de cromo por los alimentos. Cualquier consideración del beneficio de un alimento en particular en relación con la influencia positiva de la glucemia derivada del contenido de Cr (III) es pura especulación. Los valores promedios dados en las tablas nutricionales pueden ser tan significativamente diferentes del estado real, que el efecto anticipado del Cr (III) sin  hacer el análisis prácticamente no puede ser evaluado.

Debido a que la ingesta de proporción realmente utilizable de Cr (III) de alimentos naturales es cuestionable, se intentó a asegurar la ingesta de este oligoelemento importante en la forma de la fortificación de los alimentos. En los últimos 60 años se han probado varios compuestos. Desde el inicio inorgánico hasta complejos orgánicos especiales utilizados en los últimos años. Algunos de estos compuestos han creado falsas esperanzas y como suele ser el caso, las expectativas a menudo han quedado atrás de la realidad.

El cloruro Cr (III) fue uno de los primeros compuestos en los que se centró la atención. Las dosis utilizadas debían ser considerablemente altas (hasta 2000 μg de Cr) y además se obtuvieron resultados contradictorios. Hoy se sabe que el cloruro de Cr (III) funcionaría muy bien si pudiera encontrarse directamente con la transferina. Sin embargo, cuando pasa a través del tracto digestivo, prácticamente toda la cantidad recibida por la disociación privilegiada varía a un óxido insoluble de Cr (III), y se convierte en inservible.

Otros compuestos interesantes fueron levadura seca cultivada en un medio que contenía una sal de Cr (III) adecuada. La levadura puede incorporar una cantidad significativamente mayor de átomos de Cr en su cuerpo. El problema, sin embargo, mostró una relativamente alta resistencia a la hidrólisis de las células de levadura y por lo tanto una gran proporción de cromo enlazado de tal manera  permaneció sin uso y fue eliminado del cuerpo en las heces. En experimentos con levadura autolisada, se han logrado algunos resultados positivos, sin embargo, la dosificación tiene que ser de 400 μg de Cr por día en un humano adulto. Esto se debe a que el Cr está presente en la levadura unido a proteínas, que están sujetos a la degradación total en el estómago y el cromo liberado forma el complejo Cr (III) hexahidrato de manera similar como en el caso del cloruro Cr (III).

En la levadura se registró la unión de Cr al ácido nicotínico. Por lo tanto, se intentó usar nicotinato de Cr (III). Por lo tanto, se probó el polinicotinato Cr (III). Sin embargo, su usabilidad es muy baja y, en vista del costo de la materia prima, ha sido prácticamente abandonado su uso.

Por otro lado, parecía muy prometedor el uso del picolinato de Cr. Es un compuesto relativamente químicamente estable, fácilmente fabricado y tecnológicamente bien procesable. El picolinato de cromo es un compuesto de color rojo rosado con pobre solubilidad en agua (a un pH que varía de 6,6 a 7,0 solamente 6 x 10-4 M, es decir, 251 mg en 1 litro de agua, lo que corresponde a aproximadamenter a 31 mg de Cr en forma disuelta). Debido a la baja dosificación esperada esto no pareció ser significativo. Sin embargo, esta pobre solubilidad es la causa principal de la baja actividad biológica del picolinato de Cr. Además, en el ambiente ácido del estómago se produce la hidrólisis ácida del complejo de picolinato de cromo para proporcionar el ácido picolínico y el catión Cr (III) que forma el complejo de  hexahidrato. Este complejo es estable sólo en medio ácido y, después de la alcalinización se produce en el intestino delgado el óxido de cromo insoluble, que es no absorbible. Sólo alrededor del 2 % del picolinato de Cr (III) recibido pasa a través del estómago sin cambios, y es capaz de interaccionar con la mucosa del epitelio intestinal. Aunque la absorción de picolinato de cromo es baja, es mucho más alta que en el caso de CrCl 3 opcionalmente del polinicotinato (es aproximadamente diez veces mayor). Pero es mucho más baja que en el caso del complejo lactatoaminoácido.

La capacidad de absorber Cr (III) del picolinato de Cr a través de la mucosa intestinal depende en gran medida de la presencia de otros componentes de los alimentos. El picolinato de Cr pasa a través de la pared celular a través del transporte pasivo, lo que significa que los canales de transmisión compiten con otros ligandos. Cuanto más lipofílico es el ligando, más fácilmente pasa el compuesto a través de la pared celular. La presencia de calcio, magnesio, zinc y especialmente hierro dramáticamente empeora las posibilidades de que Cr (III) pase a través de la pared celular, ya que estos elementos alteran la constante de equilibrio de los complejos lipófilos en detrimento del picolinato de Cr. Por lo tanto, Ca, Mg, V, Ti, Zn, Cu y Fe reducen la rapidez de absorción de picolinato hasta 10 veces. La posible potenciación de los alimentos con cromo mientras que simultáneamente se suministran algunos de estos elementos es contraproducente, en otras palabras, los suplementos alimenticios polivalentes que contienen picolinato de Cr son muy problemáticos en términos de su absorción. Lo que es interesante, sin embargo, es el hecho de que esta afirmación no se aplica cuando todos estos elementos se dan como un complejo de lactato, (este ligando tiene propiedades únicas en relación con la membrana celular y el transporte pasivo de cationes metálicos).

El bajo aprovechamiento del Cr ( III) del picolinato de cromo ha llevado a una serie de estudios para ayudar a determinar la dosis requerida de picolinato de Cr (III). En el aňo 1995 se hicieron algunos intentos para demostrar la posible toxicidad del picolinato de Cr(III) en relación con los órganos reproductivos. A una dosis desde 0,05 hasta 0,1 mM picolinato de Cr (III) - esto corresponde a una dosis de 2.6 a 5.2 mg de Cr (III) picolinato causa daño cromosómico de la célula de ovario de hámster experimental. El efecto mutagénico se manifestó por la inducción de la apoptosis mitocondrial. Más tarde, los resultados fueron confirmados y se considera ahora casi demostrado que el picolinato de Cr (III) en dosis más altas, probablemente como resultado regenera radicales producidos,  que el cuerpo intenta liquidar con el mecanismo de defensa de  glutación peroxidasa. Esto da como resultado el daño en el ADN y la inducción de la mutación. Para la objetividad de la información, se debe tener en cuenta que una conclusión similar no puede ser aproximada para los humanos. Un experimento realizado en 10 voluntarios (mujeres) no mostró daño cromosómico pero si hubo evidencia de insuficiencia renal. La causa aún no ha sido dilucidada. Actualmente el  picolinato de cromo es un aditivo alimentario permitido, pero en algunos expertos, las dudas sobre su posible efecto negativo no se dispersaron debido a la variación significativa en la absorción.  Sobre todo el suministro regular a largo plazo es un área insuficientemente explorada. Recientemente, en relación con el consumo a largo plazo surgió la especulación sobre el posible efecto sobre la membrana mucosa del tracto digestivo, especialmente en las personas que sufren de gastroenteritis y toman medicamentos para suprimir la producción de ácidos estomacales. Es en este caso picolinato de Cr (III) está protegido de la hidrólisis ácida en el estómago y sustancialmente la mayor parte pasa al intestino delgado sin cambios.

El último compuesto interesante útil como fuente de Cr (III) para la fortificación de alimentos es un complejo especial de lactato aminoácido (sinónimo complejo de lactato, lactato Cr (III)). Este complejo tiene muchas características interesantes. En primer lugar, el cromo está unido por carboxilos, por lo que es un complejo estable, incluso en el entorno ácido del estómago. En un ambiente neutro o ligeramente ácido, no se disocia y prácticamente en la forma sin cambios, pasa  al intestino. Aquí, se puede demostrar una propiedad extraordinaria del anión de lactato. Este es un anión que no evalúan los receptores en el intestino como una sustancia contra la cual se necesita activar una respuesta de defensa. Por el contrario, es un compuesto completamente fisiológico cuyas propiedades físicas especiales el organismo vivo aprovecha ingeniosamente. Mientras que el anión de lactato libre lleva una fuerte carga negativa, y por lo tanto solo no pasa fácilmente a través de la membrana celular, después de unirse a un catión es bien penetrable y por lo tanto funciona como una forma de transporte para una variedad de cationes. El anión del lactato es un excelente ligando para una variedad de cationes. Dado que el ácido láctico es un ácido relativamente fuerte, el anión lactato se uyne a cationes (Cromo III) muy firmemente y se produce la eliminación mutua de las cargas. Debido a que es un anión pequeño, también se puede conectar a cationes con más cargas positivas. El lactato es completamente degradable en cada celda para que el agua y el dióxido de carbono produzcan una cantidad relativamente grande de energía. Es un compuesto cuya descomposición no produce ningún subproducto que requiera un suministro de energía adicional para su exclusión. Si es necesario, la célula de lactato puede usarse para respaldar el glucógeno. El lactato es compuesto crucial en el metabolismo de carbohidratos, el cuerpo, en cualquier momento producido en cantidades relativamente grandes y sin problemas de ser metabolizado. Este es un compuesto fisiológico que vincula una amplia gama de procesos metabólicos en el cuerpo.

A diferencia del picolinato tampoco contiene en su molécula ningún átomo de nitrógeno y por lo tanto no se crean enlaces de acompañamiento con un nivel de energía más bajo y cambios indeseables de los electrones en la molécula. La asignación de una única posición de Cr (III) por un aminoácido adecuado, influye significativamente la capacidad de transporte de la molécula compleja a través de la membrana celular. Este complejo es capaz de retener su estabilidad incluso en la presencia de la transferrina y crea con ella un equilibrio flexible, que actúa como un donante rápido de Cr (III) en caso de transferencia aumentada de cation de Cr (III) a apocromodulina. También se expresó la hipótesis de que debido a su constante de equilibrio podría funcionar este complejo lactato-aminoácido como donante directo de Cr (III) para apocromodulina, que podría ser en términos de su actividad considerado como GTF analógica.  Existen indicios que sugieren una posible unión directa del complejo lactato-aminoácido al receptor para la insulina en el mismo sitio de unión que tiene la cromodulina.  Esta hipótesis no ha sido verificada todavía. El hecho es que cuando la dosificación 30 µg de Cr (III) en la forma de este complejo se logró el mismo efecto en que afecta a los niveles de glucosa, como con 300 µg de Cr (III) en forma de picolinato. La ventaja de este complejo es que es muy soluble en agua. Fue desarrollado para las necesidades del edulcorante DiaChrom, el criterio decisivo era buena solubilidad sin ningún regusto. El seguimiento a largo plazo demostró que la ingesta diaria regular de este  complejo correspondiente a 6 µg de Cr (III) se logró en la diabetes del tipo 2 la estabilización significativa de la glucosa, (una más rápida disminución en los valores más altos de glucemia), posteriormente la diferencia ya no era tan significativa y el logro del valor estabilizado de la glucemia era en cuanto a tiempo casi igual); el valor de glucosa en sangre durante una prueba de glucosa a los 120 minutos fue en promedio, aproximadamente de 6-8% más baja que en el mismo paciente sin el suministro de Cr (III). En el caso del consumo diario del edulcorante DiaChrom se puede decir que es la probabilidad más alta durante la estabilización de la glucemia en las primeras etapas de la diabetes del  tipo 2 cuando se consumen  4-6 comprimidos (6-9 µg de Cr (III) por día). Los resultados más recientes también sugieren una mejora en el perfil de grasa de la sangre, un aumento en el colesterol HDL y una ligera disminución en los TG totales. La validación de este hallazgo está sujeta a un monitoreo continuo, en particular para verificar si se trata del efecto de Cr (III) en la forma del complejo de lactato o si ha habido una modificación significativa de los hábitos dietéticos de las personas monitoreadas.