Óxido de cromo (óxido de cromo(III), Cr2O3): Una referencia integral
1. Identidad y caracterización química
Nombres químicos y sinónimos
El Cr2O3 es un compuesto inorgánico que se conoce con el nombre químico de óxido de cromo. Entre los nombres alternativos se incluyen trióxido de dicromo, sesquióxido de cromo, óxido de cromo(III), verde cromo y cromia. Su número de registro CAS es 1308-38-9. Debido a su considerable estabilidad, la cromia se ha utilizado durante mucho tiempo como pigmento y originalmente se llamó viridiana.
Propiedades físicas y químicas
El óxido de cromo(III) se presenta naturalmente como el mineral poco frecuente eskolaíta y normalmente se produce de forma sintética como un polvo cristalino fino de color verde claro a oscuro, inodoro e insoluble en agua, pero anfótero, ya que se disuelve en ácidos fuertes y álcalis concentrados (aunque lentamente). Este compuesto presenta una estructura cristalina trigonal de tipo corindón (grupo espacial R-3c), formada por octaedros de CrO6 en los que cada átomo de oxígeno está unido a cuatro átomos de cromo, lo que contribuye a su alta estabilidad térmica, con un punto de fusión de 2435 °C y una densidad de aproximadamente 5.21 g/cm³.
La masa monoisotópica del óxido de cromo (Cr2O3) es de 151.866 Da y la masa molar es de 151.9904 g/mol. La composición química consiste en un 68.46% de cromo y un 31.58% de oxígeno en masa. En este compuesto, el metal cromo se encuentra en un estado de oxidación +3. Químicamente anfótero, funciona como una fuente estable de cromo trivalente, resistiendo la corrosión y la oxidación a temperaturas elevadas. Es inodoro e insoluble en agua, ácidos y álcalis. Su color verde es muy estable y no se desvanece con la exposición a la luz o al calor.
Ocurrencia natural y mineralogía
El óxido de cromo se presenta naturalmente en un mineral llamado eskolaíta, un mineral poco frecuente con una estructura cristalina trigonal similar a la del corindón. La forma mineral natural rara del Cr2O3 es la eskolaíta, nombrada en honor al geólogo finlandés Pentti Eskola. Se presenta naturalmente en skarns ricos en cromo, tremolita, vetas de clorita y meta cuarcitas. La eskolaíta también es un componente poco frecuente de los meteoritos condríticos.
El cromo está ampliamente distribuido en el suelo y la roca, y constituye el 0.037% de la corteza terrestre. El principal mineral de cromo es la cromita (FeCr2O4). En condiciones intermedias y reductoras, el cromo aparece con una valencia de +3 y principalmente en forma de óxido de cromo (Cr2O3). A nivel industrial, el óxido de cromo se fabrica a partir del mineral cromita extraído en el sur de África, Asia, Turquía y Cuba.
Síntesis industrial
El óxido de cromo es un compuesto inorgánico que se presenta naturalmente en la eskolaíta; debido a su escasez en la naturaleza, generalmente se obtiene a partir de la reacción de reducción-oxidación (redox) del dicromato de sodio con azufre a temperaturas elevadas. El óxido también se forma por la descomposición de sales de cromo, como el nitrato de cromo, o por la descomposición exotérmica del dicromato de amonio.
Formas de dosificación y preparaciones
El óxido de cromo se utiliza como compuesto de pulido (también llamado "stropping") para los filos de cuchillos, navajas y superficies de dispositivos ópticos sobre un trozo de cuero, balsa, tela u otro material; está disponible en forma de polvo o cera y, en este contexto, se conoce como "compuesto verde". En contextos de investigación nutricional y biológica, se emplea exclusivamente como polvo fino, incorporado directamente en las dietas de animales experimentales o en sistemas de administración en forma de gránulos. El Cr2O3 puede añadirse a dietas experimentales en proporciones de entre el 0.01% y el 3%. No está disponible en formas farmacéuticas establecidas para uso terapéutico en humanos.
2. Uso histórico y tradicional
Descubrimiento y uso temprano como pigmento
El elemento cromo fue encontrado en cromato de plomo en 1797 por Louis-Nicolas Vauquelin, y el elemento se denominó cromo porque a partir de él se pueden producir muchos compuestos coloreados. Ya en 1809, el óxido de cromo se utilizaba como esmalte en fábricas de porcelana. Los parisinos Pannetier y Binet prepararon por primera vez la forma hidratada y transparente del Cr2O3 en 1838 mediante un proceso secreto, comercializado como pigmento. Varias fuentes indican que el óxido de cromo no se utilizó como pigmento pictórico hasta 1862, pero hay evidencia de que se usó antes: este pigmento ha sido confirmado en una pintura de J.M.W. Turner que data de 1812, y George Field mencionó un ejemplo elaborado por él mismo de este pigmento en su diario en 1815.
Un proceso para producir sintéticamente el verde de óxido de cromo anhidro y opaco fue desarrollado en 1809 por Vauquelin, y el colorante se incluyó como pigmento de artista en el catálogo de Winsor and Newton de 1840. El óxido de cromo tiene un uso limitado en pinturas debido a su color apagado; sin embargo, ha sido popular para pinturas de cubierta y recubrimientos de camuflaje con fines militares porque absorbe bien la radiación infrarroja.
Uso como marcador indigestible en la nutrición animal
El marcador inerte predominante en los estudios de nutrición de peces es el óxido de cromo (Cr2O3), que se utilizó por primera vez para estimar la digestibilidad en el ganado a principios del siglo XX (Edin, 1918). Esto representa la historia documentada más sustancial del óxido de cromo como aditivo alimentario/nutricional. Durante más de un siglo, los científicos agrícolas han administrado Cr2O3 como compuesto de referencia indigestible para cuantificar con qué eficiencia los animales digieren su alimento.
Los valores minerales se han medido comúnmente como diferencias entre la ingesta y la excreción fecal en ensayos de balance o digestibilidad; al añadir marcadores inertes y no absorbibles, como los óxidos de cromo y titanio, a las dietas de aves de corral, se puede medir la desaparición de minerales en el intestino antes de que la digesta llegue a la cloaca. Esta técnica se ha aplicado ampliamente en rumiantes, cerdos, aves de corral, equinos, perros y especies de acuicultura.
Uso tradicional como fuente de cromo en la suplementación humana
El óxido de cromo como compuesto específico no se ha utilizado en la suplementación dietética tradicional humana. El uso más amplio de compuestos de cromo trivalente en la nutrición humana surgió de investigaciones de laboratorio de mediados del siglo XX y no de prácticas medicinales tradicionales. El papel esencial del cromo en la nutrición fue reconocido por primera vez por Schwarz y Mertz en 1959; estos investigadores observaron que las ratas alimentadas con levadura torula desarrollaban intolerancia a la glucosa, mientras que las ratas alimentadas con levadura de cerveza no. Una sustancia presente en la levadura de cerveza pero no en la levadura torula se denominó factor de tolerancia a la glucosa (GTF), y posteriormente se demostró que el ingrediente activo del GTF es el cromo(III).
Schwarz y Mertz publicaron en la década de 1950 una serie de experimentos que aportaron evidencia de que el cromo es un nutriente esencial que forma el componente activo de lo que se denominó "factor de tolerancia a la glucosa". A partir de esta investigación, se desarrolló el interés en la suplementación con cromo, principalmente a través de formas más biodisponibles como el picolinato de cromo, el cloruro de cromo y el polinicotinato de cromo. El óxido de cromo en sí ha sido estudiado específicamente como fuente de suplemento para aves de corral, cerdos y ganado, donde su baja biodisponibilidad y su comportamiento inerte en el intestino lo hacen adecuado para estudios de marcadores de digestibilidad, pero menos apropiado como suplemento nutricional para humanos.
3. Constituyentes clave y compuestos activos
Composición química
El óxido de cromo es un único compuesto inorgánico bien definido. No contiene constituyentes orgánicos, metabolitos secundarios ni componentes botánicos tradicionales. La composición química del óxido de cromo tiene un 68.46% de cromo y un 31.58% de oxígeno en masa. Toda su relevancia biológica —ya sea como marcador nutricional o como posible fuente de cromo— deriva de su contenido de cromo trivalente (Cr³⁺).
El papel del cromo trivalente (Cr³⁺)
El cromo existe en varios estados de valencia, incluyendo el cromo metálico (valencia cero, Cr-0), que es inerte; el cromo III (Cr-III), que es estable y constituye la forma biológicamente activa; y el cromo VI (Cr-VI), que cuando está unido al oxígeno es un fuerte agente oxidante que se reduce fácilmente a Cr-III en un entorno ácido como el estómago.
El cromo trivalente es un elemento esencial que potencia la acción de la insulina en el tejido periférico y es esencial para el metabolismo de los lípidos, las proteínas y las grasas en animales y seres humanos. La deficiencia de cromo provoca cambios en el metabolismo de la glucosa y los lípidos y puede estar asociada con la diabetes de inicio en la madurez, enfermedades cardiovasculares y trastornos del sistema nervioso.
El Cr(III) generalmente se considera benigno debido a su baja permeabilidad de membrana, y los compuestos de Cr(III) incluso se reconocen como micronutrientes esenciales involucrados en funciones fisiológicas importantes, como la actividad biológica de la insulina.
Mecanismos de acción propuestos
El cromo ha sido reconocido durante décadas como un factor nutricional que mejora la tolerancia a la glucosa al potenciar la acción de la insulina in vivo, pero se desconoce el mecanismo molecular. Se han propuesto varias hipótesis:
- Hipótesis del cromo de bajo peso molecular (LMWCr) / cromodulina: Se ha reportado que el LMWCr activa una fosfotirosina fosfatasa asociada a la membrana; esta activación requiere cuatro iones crómicos por oligopéptido para ser máxima, mientras que los iones crómicos no pudieron ser reemplazados funcionalmente por otros iones metálicos de transición. Se ha postulado un papel del LMWCr en la amplificación de la señalización de la insulina. El cromo se moviliza desde la sangre y es captado por las células dependientes de insulina en respuesta a esta hormona. El LMWCr se mantiene en su forma apo pero posee grandes constantes de unión a iones crómicos, lo que le permite extraer cromo de la Cr-transferrina. El LMWCr en su forma holo es entonces capaz de estimular la actividad de la cinasa del receptor de insulina (IR), amplificando la señal de la insulina hacia las células dependientes de esta hormona.
- Factor de tolerancia a la glucosa: Una revisión de 2007 concluyó que la existencia del factor de tolerancia a la glucosa (Cr-GTF) se había vuelto menos probable, y que el papel del cromo(III) en el metabolismo del hierro no se había investigado adecuadamente.
- Activación del receptor de insulina: El cromo se une a la subunidad beta del receptor de insulina, previamente activada por la hormona, lo que resulta en la activación de la tirosina cinasa del receptor y la amplificación de la señal de insulina. Como resultado, la activación del sistema intracelular de transducción de señales de insulina lleva a la co-localización de componentes de señalización posteriores.
A pesar de décadas de investigación, el cromo sigue siendo el único metal de transición esencial cuyo mecanismo de acción se desconoce.
Biodisponibilidad del Cr2O3 en particular
Con niveles bajos de ingesta dietética (10 µg), se absorbe aproximadamente el 2% del cromo trivalente. Cuando la ingesta aumenta a más de 40 µg, la eficiencia de absorción cae a aproximadamente el 0.5%. La biodisponibilidad del cromo depende en gran medida de la forma química específica. El óxido de cromo (Cr2O3) es notablemente poco soluble y poco absorbido en comparación con los complejos orgánicos de cromo. El óxido de cromo (Cr2O3) se caracteriza como un marcador no digerible y no absorbible cuando se incluye en dietas animales. El cromo(III) presente en el suelo (y, por extensión, como Cr2O3 insoluble) generalmente no es muy soluble ni móvil en la mayoría de las condiciones ambientales y no está fácilmente biodisponible.
4. Evidencia científica por área de uso
4.1 Uso como marcador inerte de digestibilidad en la nutrición animal
La aplicación nutricional más ampliamente documentada del óxido de cromo es su uso como marcador de referencia indigestible en ensayos de digestibilidad animal. Se hacen varias suposiciones cuando se utiliza el método del marcador inerte: (a) el marcador es fisiológicamente inerte, (b) la proporción de nutriente respecto al marcador en el material ingerido es la misma que en el alimento, (c) el marcador no se absorbe desde el tracto digestivo del animal de prueba ni se pierde en las heces, y (d) el marcador y el material alimenticio pasan por el sistema digestivo a la misma velocidad.
Rumiantes y ovinos: La recuperación del Cr2O3 en las heces de ovejas varió entre el 91 y el 101%, y las digestibilidades predichas de materia seca fueron similares a las obtenidas mediante recolección total. No hubo variación diurna, pero sí una marcada variación aleatoria en la concentración de Cr2O3 en muestras puntuales de heces. Se demostró que el Cr2O3 se comportaba de manera independiente respecto a la materia particulada de la digesta. Por lo tanto, el Cr2O3 sobreestimó la digestión en el estómago y subestimó la digestión en los intestinos, y se concluyó que el Cr2O3 no era un marcador satisfactorio para estudios del flujo de digesta cuando las muestras de digesta se toman de una cánula simple. Esto representa una limitación importante identificada en la literatura revisada por pares.
Cerdos: Se realizaron dos experimentos para determinar las digestibilidades ileales aparentes de materia seca y proteína cruda en raciones administradas a cerdos, y se evaluaron el Cr2O3 y la ceniza insoluble en HCl como marcadores digestivos. También se estudiaron los efectos del peso corporal sobre las digestibilidades ileales aparentes de MS y PC. Los patrones postprandiales de paso de nitrógeno y cromo fueron más similares que los de nitrógeno y ceniza insoluble en HCl, lo que indica que el Cr2O3 es más adecuado como marcador que la ceniza insoluble en HCl en este contexto.
Perros: En perros canulados, la recuperación ileal de Cr2O3 fue casi completa (94%) y mayor que la recuperación fecal (87%). No hubo diferencias en la recuperación entre los grupos de dieta. La concentración de óxido de cromo en el quimo varió ampliamente durante cada recolección, pero aumentó al inicio y disminuyó hacia el final; por lo tanto, el muestreo puntual puede dar lugar a estimaciones inexactas de la digestibilidad de nutrientes.
Equinos: En equinos, el Cr2O3 es ampliamente aceptado como marcador indigestible, pero existen preocupaciones de salud respecto a las propiedades carcinogénicas del Cr2O3. Recientemente, se ha sugerido el TiO2 como marcador alternativo de digestibilidad en equinos.
Acuicultura: Aunque el óxido de cromo es el marcador más comúnmente reportado en acuicultura, se han planteado algunas dudas sobre la validez de su uso. Un investigador consideró que no era válido usar óxido de cromo debido a su paso diferencial, en relación con la materia orgánica, en el intestino de la langosta americana. En peces, el óxido de cromo no parece satisfacer los criterios de un marcador inerte ideal. Lo más importante es que el óxido de cromo dietético no siempre se recupera totalmente en las heces, por lo que debe incluirse a concentraciones relativamente altas (5–10 g/kg de alimento) para obtener resultados analíticos homogéneos. Niveles dietéticos altos de óxido de cromo pueden alterar la absorción y el metabolismo de nutrientes en los peces. En estudios con trucha ártica, el Cr2O3 dietético a 10 g/kg de alimento redujo la concentración de grasa en las heces y alteró la flora bacteriana aeróbica del intestino. Estudios con tilapia híbrida también indicaron que el óxido de cromo dietético a 5–20 g/kg de alimento afectó la digestibilidad de los carbohidratos, el crecimiento y la composición corporal.
Fortaleza de la evidencia: El cuerpo de literatura sobre el óxido de cromo como marcador de digestibilidad es extenso, y abarca múltiples décadas y especies. El peso de la evidencia proveniente de revistas de ciencias animales revisadas por pares identifica al Cr2O3 como un marcador útil pero imperfecto, con limitaciones específicas de especie, particularmente en peces. No existen ensayos clínicos en humanos del Cr2O3 como marcador de digestibilidad.
4.2 Suplementación con cromo trivalente: glucosa sanguínea y diabetes tipo 2
La siguiente evidencia se aplica a la suplementación con cromo trivalente en general; es importante señalar que la mayoría de los ensayos clínicos en humanos utilizaron picolinato de cromo, cloruro de cromo o levadura enriquecida con cromo, y no óxido de cromo (Cr2O3) en sí mismo. Debido a la biodisponibilidad extremadamente baja del Cr2O3, no es la fuente utilizada en estudios de suplementación en humanos.
Los datos de los estudios de suplementación con cromo proporcionan cierta evidencia de eficacia a corto y largo plazo, según lo evidenciado por reducciones en los valores de glucosa e insulina en ayunas y a las 2 horas, y reducciones a largo plazo en las concentraciones de hemoglobina A1c utilizando dosis variables de cromo (200, 500 o 1000 µg).
Con el tiempo, la esencialidad del cromo ha sido cada vez más cuestionada. Una revisión de 1997 realizada por Anderson concluyó que el cromo es un nutriente esencial para el metabolismo del azúcar y las grasas, pero que la ingesta dietética en los Estados Unidos y la mayoría de los demás países desarrollados es subóptima, lo que conduce a síntomas generalizados similares a los de la diabetes y/o las enfermedades cardiovasculares.
4.3 El debate sobre la esencialidad y las posturas regulatorias
Para que un elemento sea esencial, deben cumplirse tres condiciones: (1) tiene una función bioquímica definida; (2) su carencia causa la muerte o el fracaso reproductivo; y (3) su adición a la dieta puede prevenir dichos efectos.
La esencialidad del Cr(III) para los humanos ha sido cuestionada con base en los criterios requeridos para los elementos inorgánicos. Se señaló que los intentos de crear deficiencia de cromo en modelos animales no han producido resultados consistentes, y que no hay evidencia de la esencialidad del Cr(III) en la nutrición animal.
Al evaluar la posibilidad de que el Cr(III) sea un elemento esencial para los humanos, la evidencia de las mejoras reportadas asociadas con la suplementación de cromo en pacientes con nutrición parenteral total se consideró la más convincente, pero los datos generales no proporcionan suficiente información sobre la reversibilidad de las posibles deficiencias ni sobre la naturaleza de una curva dosis-respuesta que permita identificar un requerimiento dietético para los humanos. El Panel de la EFSA concluye que no se puede definir ni un Requerimiento Promedio ni una Ingesta de Referencia Poblacional para el cromo.
Varios estudios evaluaron el efecto de la suplementación con cromo sobre el metabolismo de la glucosa y/o los lípidos. En el único estudio para el cual se dispuso de información sobre la ingesta total de cromo, no hubo diferencia en los parámetros del metabolismo de la glucosa de sujetos normoglucémicos entre los períodos de placebo y de suplementación con cromo. El Panel de la EFSA consideró que no hay evidencia de efectos beneficiosos asociados con la ingesta de cromo en sujetos sanos, y concluyó que tampoco es apropiado establecer una Ingesta Adecuada para el cromo.
La Junta de Alimentos y Nutrición/Instituto de Medicina de EE. UU. estimó Ingestas Adecuadas para adultos de aproximadamente 35 µg/día para hombres y 25 µg/día para mujeres en el rango de edad de 19 a 50 años. El cromo no tuvo recomendación en las Recomendaciones Nórdicas de Nutrición 2012, y la EFSA tampoco estableció valores de referencia. Faltan métodos para evaluar el estado del cromo, y todavía existe incertidumbre sobre cómo se manifiesta la deficiencia de cromo en los humanos. La esencialidad del cromo también es objeto de disputa.
El cromo fue propuesto por primera vez como elemento esencial para el metabolismo normal de la glucosa en 1959, pero su función biológica no ha sido identificada. Se describieron casos de deficiencia en personas que recibieron toda su nutrición por vía intravenosa durante períodos prolongados. La esencialidad del cromo ha sido cuestionada.
Fortaleza de la evidencia: La evidencia de que el cromo es un oligoelemento esencial convencional actualmente se considera insuficiente por parte de los principales organismos reguladores europeos (EFSA, 2014). El IOM de EE. UU. ha establecido valores de Ingesta Adecuada, pero estos se basaron en ingestas dietéticas estimadas en lugar de estudios de dosis-respuesta que demuestren la reversión de la deficiencia. Ningún ensayo clínico ha utilizado específicamente el Cr2O3 como fuente de cromo en la suplementación humana.
5. Sistemas corporales y áreas de salud
Metabolismo de la glucosa y los carbohidratos
El cromo trivalente se considera un micronutriente esencial necesario para el metabolismo óptimo de carbohidratos, proteínas y grasas, junto con la sensibilidad a la insulina y la glucosa. El mecanismo exacto por el cual el cromo trivalente desempeña un papel no está claro, pero múltiples estudios in vitro e in vivo indican que el Cr(III) tiene un papel crucial en la homeostasis normal de la glucosa y los lípidos. Como se señaló anteriormente, la mayor parte de esta evidencia se refiere a sales de cromo más biodisponibles y no al Cr2O3 en sí.
Señalización de la insulina
El Cr(III) generalmente es benigno debido a su baja permeabilidad de membrana y se reconoce como un micronutriente esencial involucrado en funciones fisiológicas importantes, como la actividad biológica de la insulina.
Metabolismo lipídico y sistema cardiovascular
El cromo trivalente se considera esencial para el metabolismo de los lípidos y las grasas en animales y seres humanos, y la deficiencia de cromo puede estar asociada con enfermedades cardiovasculares. Estas asociaciones se han explorado principalmente en estudios que utilizan complejos orgánicos de cromo, no Cr2O3.
Tracto gastrointestinal (como marcador)
El óxido de cromo no ejerce actividad fisiológica en el tracto gastrointestinal en condiciones normales de uso como marcador. Las suposiciones para su uso como marcador inerte incluyen que es fisiológicamente inerte y que no se absorbe desde el tracto digestivo. Esta es la base de su principal aplicación en la ciencia de la nutrición.
6. Dosis reportadas en estudios
Estudios de marcadores de digestibilidad en animales
El Cr2O3 puede añadirse a dietas experimentales en proporciones de entre el 0.01% y el 3%. En estudios con peces, debe incluirse a concentraciones relativamente altas de 5–10 g/kg de alimento para obtener resultados analíticos homogéneos. En un estudio con caballos castrados de raza Welsh pony, las dietas se suplementaron con 3.2 g de Cr/día en forma de Cr2O3.
Estudios toxicológicos en roedores
Grupos de 60 ratas macho y hembra fueron alimentados con óxido de cromo (Cr2O3) horneado en pan a niveles dietéticos de 0%, 1%, 2% o 5%, 5 días a la semana durante 600 alimentaciones (840 días en total). Las cantidades totales promedio de Cr2O3 ingeridas se informaron como 360, 720 y 1,800 g/kg de peso corporal para los grupos de tratamiento del 1%, 2% y 5%, respectivamente.
Suplementación con cromo trivalente en estudios humanos (no Cr2O3)
Estudios con dosis variables de cromo (200, 500 o 1000 µg) proporcionaron cierta evidencia de eficacia a corto y largo plazo sobre la glucosa y la HbA1c en poblaciones con diabetes tipo 2. El Consejo Nacional de Investigación identificó una ingesta dietética diaria estimada como segura y adecuada (ESADDI, por sus siglas en inglés) para el cromo de 50–200 µg/día, correspondiente a 0.71–2.9 µg/kg/día para un adulto de 70 kg. Estas dosis se aplican al cromo trivalente en general, procedente de diversas fuentes, y no específicamente al óxido de cromo.
7. Consideraciones de seguridad y toxicología
Distinción entre Cr(III) y Cr(VI)
Una vez en el estado trivalente, el cromo se absorbe mal por las células y, por lo tanto, presenta poco o ningún riesgo carcinogénico para los humanos. Cuando se ingiere, el cromo hexavalente puede reducirse a cromo trivalente por agentes reductores dentro del tracto gastrointestinal (GI), pero el proceso inverso —la oxidación de cromo trivalente a hexavalente— no ocurrirá en el cuerpo humano.
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) clasifica al Cr(VI) en el Grupo 1 de sustancias tóxicas como "carcinogénico para los humanos." Según los datos del EPA-IRIS de EE. UU., aunque las posibilidades de interconversión entre Cr(III) y Cr(VI) exigen precaución, no se han demostrado riesgos de que el Cr(III) cause cáncer, ni siquiera por inhalación.
En contraste, los compuestos de Cr(VI) pueden penetrar activamente las membranas celulares a través de canales para aniones isoeléctricos e isoestructurales, como los canales de SO42− y HPO42−. Los compuestos de Cr(VI) pueden ingresar a la célula a través del canal aniónico de sulfato y ser sometidos a reducción por reductores celulares como el glutatión y el ascorbato, con la formación de intermediarios altamente reactivos de Cr(V/IV) y, finalmente, productos de Cr(III). Los intermediarios resultantes reaccionan además con H2O2 para generar un espectro de especies reactivas de oxígeno, y la interacción excesiva de las ROS con estos intermediarios puede dar lugar a estrés oxidativo y daño en el ADN.
Toxicidad oral del óxido de cromo (Cr2O3)
El principal estudio toxicológico utilizado para evaluar el óxido de cromo fue el de Ivankovic y Preussmann (1975), titulado "Absence of toxic and carcinogenic effects after administration of high doses of chromic oxide pigment in subacute and long-term feeding experiments in rats" (Food Cosmet Toxicol 13:347–351). Grupos de 60 ratas macho y hembra fueron alimentados con Cr2O3 horneado en pan a niveles dietéticos de 0%, 1%, 2% o 5%, 5 días a la semana durante 600 alimentaciones. El propósito principal de este estudio fue evaluar el potencial carcinogénico del Cr2O3. No se observó un aumento en la incidencia de tumores en los animales tratados con respecto a los controles.
En cuanto a la toxicidad, el factor de seguridad para el cromo es mayor que el de casi cualquier otro nutriente. Esta caracterización se aplica específicamente a los compuestos de cromo trivalente.
Preocupaciones en peces y acuicultura a dosis altas
Incluso en pequeñas cantidades (0.01–3%), el óxido de cromo puede no ser totalmente inerte, lo que afecta la evaluación de la digestibilidad de la dieta con implicaciones para la nutrición y las prácticas de alimentación. Se ha especulado que el peor rendimiento de crecimiento de la tilapia alimentada con niveles más altos de óxido de cromo puede deberse a un efecto tóxico del cromo dietético. Estudios con tilapia híbrida también indicaron que el óxido de cromo dietético a 5–20 g/kg de alimento afectó la digestibilidad de los carbohidratos, el crecimiento y la composición corporal.
Preocupaciones sobre carcinogenicidad a dosis altas por inhalación
En 2017, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer clasificó los humos de soldadura como "carcinogénicos para los humanos" (Grupo 1). Tanto la soldadura de acero al carbono como la de acero inoxidable aumentan el riesgo de cáncer de pulmón en los soldadores. En estudios experimentales, el óxido de Cr(III) [Cr2O3] se comparó junto con cromato de calcio de Cr(VI) [CaCrO4], óxido de níquel(II), óxido de hierro(III) y humos de soldadura en cuanto a toxicidad pulmonar y potencial de promoción de tumores pulmonares. Estas preocupaciones centradas en la inhalación son específicas de escenarios de exposición ocupacional y no se consideran relevantes para contextos de ingestión oral.
Carcinogenicidad en el uso equino
En equinos, el Cr2O3 es ampliamente aceptado como marcador indigestible, pero existen preocupaciones de salud respecto a las propiedades carcinogénicas del Cr2O3. Recientemente, se ha sugerido el TiO2 como marcador alternativo de digestibilidad en equinos. Esta preocupación se ha planteado principalmente en el contexto de la exposición dietética prolongada o de alto nivel en la investigación animal, no en la suplementación humana.
Estatus regulatorio e ingesta tolerable
Un estudio de Anderson et al. (1997) indicó que 15 mg/kg de peso corporal/día de cromo (como cloruro de cromo) no se asoció con efectos adversos en ratas. Con base en este estudio, y aplicando factores de incertidumbre de 10 para la variación entre especies y de 10 para la variación entre individuos, se esperaría que una ingesta diaria total de aproximadamente 0.15 mg/kg de peso corporal/día (o 10 mg/persona/día) no tuviera efectos adversos para la salud.
Una revisión exploratoria para las Recomendaciones Nórdicas de Nutrición 2023 reveló nueva actividad de investigación relacionada con suplementos de cromo en dosis altas y varios resultados de salud (sobrepeso, obesidad y diabetes). Aunque estos temas están relacionados con preocupaciones de salud en los países nórdicos/bálticos, la relevancia para las recomendaciones nutricionales nacionales es modesta, ya que una ingesta tan alta de cromo no puede lograrse mediante la dieta. No se identificó evidencia sólida en la literatura científica que justifique una recomendación de ingesta de cromo.
Interacciones
Estudios en dorada (besugo) encontraron que las estimaciones de absorción de calcio y fósforo diferían sistemáticamente con diferentes concentraciones de óxido de cromo dietético. Esto sugiere que, a dosis suficientemente altas, el Cr2O3 puede interferir con la absorción de minerales. Aunque el Cr(III) es un nutriente esencial, la exposición a niveles elevados por inhalación, ingestión o contacto dérmico puede causar efectos adversos para la salud.
8. Resumen de las fortalezas y limitaciones de la evidencia
El óxido de cromo (Cr2O3) ocupa una posición única y algo paradójica en la ciencia de la nutrición. Su función nutricional principal documentada no es como fuente de nutriente, sino como estándar de referencia inerte para medir la digestibilidad del alimento en el ganado y la acuicultura. Décadas de investigación en ciencias animales han validado esta aplicación, al tiempo que han identificado limitaciones específicas de especie. La inercia biológica del compuesto —la base de su utilidad como marcador— también lo hace poco adecuado como suplemento de cromo para humanos, donde las formas orgánicas biodisponibles de Cr(III) son el estándar. En la literatura clínica humana sobre suplementación con cromo, el Cr2O3 no ha servido como vehículo de administración en los ensayos publicados; dichos estudios se basaron en picolinato de cromo, cloruro de cromo o levadura de cerveza.
La cuestión más amplia sobre la esencialidad del cromo en los humanos sigue sin resolverse: la esencialidad del Cr(III) para los humanos ha sido cuestionada con base en los criterios requeridos para los elementos inorgánicos esenciales. El Panel de la EFSA concluyó que no es apropiado establecer una Ingesta Adecuada para el cromo. El perfil de toxicidad del Cr2O3 en dosis orales relevantes para su uso como marcador es bajo, pero las preocupaciones sobre su inercia y posibles interacciones biológicas a dosis altas han impulsado la búsqueda de marcadores alternativos en ciertas especies.
Referencias